化工检测方法培训课程.ppt

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1、第六章比表面积和孔结构测定《催化剂性能评价与表征》1固体材料的性能与其比表面积及孔结构存在一定内在联系cat的化学组成和结构一定时，单位重量（或体积）cat的活性取决于其比表面的大小常以cat比活性来衡量其催化性能cat的比活性：cat单位面积上呈现的活性比表面积和孔结构表征固体cat的重要参数影响物料分子扩散影响cat的活性和选择性影响cat的强度和寿命都可以由吸附法来测定26.1物理吸附理论简单介绍6.2表面积计算6.3孔容和孔分布计算6.4蒸气吸附实验技术第六章比表面积和孔结构测36.1.1吸附现象及其描述6.1.2吸附等温方程6.1物理吸附理论简单介绍46.1.1吸附现象及其

2、描述1.几个基本概念（1）吸附作用指一种物质的原子或分子附着在另一种物质表面上的过程，也就是物质在界面上变浓的过程位置：发生在两相界面上原因：由于界面上的分子与相里面的分子所受的作用力不同而引起的如：气-固接触面，固体表面分子所受的力不均衡（受四周分子作用而处于受力不平衡状态），产生一个剩余力场，当气体分子与表面接近到一定程度时，气体分子会被固体表面吸附56.1.1吸附现象及其描述1.几个基本概念（2）吸附-脱附动态平衡被吸附的分子是在不断运动的（例如振动）。如这种运动能克服固体表面的引力，被吸附的气体分子会离开表面造成脱附一定条件下，吸附与脱附之间可建立动态平衡61.几个基本概念（

3、3）吸附剂能吸附别的物质的固体（4）吸附质被吸附的物质（5）吸附体系吸附质和吸附剂合称6.1.1吸附现象及其描述72.吸附现象分类(根据吸附作用力不同)物理吸附吸附质分子靠范德华力在吸附剂表面上吸附，类似于蒸气的凝聚和气体的液化作用力较弱，吸附分子的结构变化不大，接近于原气体或液体中分子的状态范氏力起作用，非专一性的，在表面多层吸附化学吸附吸附质分子与吸附剂表面原子间形成吸附化学键，类似化学反应被化学吸附的分子与原吸附质分子相比，由于吸附键的强烈影响，结构变化较大同化学反应一样只能在特定吸附剂-吸附质之间配对进行，具有专一性，且在表面上单层吸附6.1.1吸附现象及其描述83.吸附现象

4、表示方法单位重量的固体吸附剂所吸附的吸附质的量或体积（一般换算成标准状态）来表示吸附现象常用固体吸附剂的比表面通常未知6.1.1吸附现象及其描述9吸附剂吸附一种气体吸附质时，其吸附量（a）与吸附温度（T）和气体压力（p）有关a＝f（T，p）在测量时常常固定一个变数，求出其他两个变数间关系，因此就有三种描述吸附现象的曲线：T＝常数a＝f（p）称吸附等温线p＝常数a＝f（T）称吸附等压线a＝常数p＝f（T）称吸附等量线10a＝f（p）吸附等温线温度控制在气体临界温度以下a＝f（p/p0）吸附量以STP时的气体体积表示v＝f（p/p0）11v＝f（p/p0）实际测定了上万种υ对p/p0的吸

5、附等温线，可归为布朗诺尔（Brunauer）分类的五种等温线类型吸附等温线的BDDT分类（I~V型）和阶梯形的VI型吸附等温线12图6-1吸附等温线的BDDT分类（I~V型）和阶梯形的VI型吸附等温线II型相应于发生在非孔或大孔固体上自由的单一多层可逆吸附过程III型不出现B点，表示吸附剂与吸附质之间的作用很弱，十分少见IV型和V型有吸附滞后环，此区域内相同压力时脱附量总是大于吸附量IV型是中孔固体最普遍出现的吸附行为，多数工业催化剂都呈IV型V型很少遇，且难以解释I、II、IV型等温线是凸形,IV、V型等温线是凹形的I型等温线相应于朗格缪尔单层可逆吸附过程13“吸附滞后环”产生原因

6、：吸附是由孔壁的多分吸附和在孔中凝聚两种因素产生，而脱附仅由毛细管凝聚所引起。吸附时首先发生多分子层吸附，只有当孔壁上的吸附层达到足够厚时才能发生凝聚现象；在与吸附相同的p/p0下脱附时，仅发生在毛细管中的液面上的蒸气，却不能使p/p0下吸附的分子脱附，要使其脱附，就需要更小的p/p0出现脱附的滞后现象，实际就是相同p/p0下吸附的不可逆性造成的146.1.2吸附等温方程吸附现象的描述用等温线数学方程朗格缪尔等温方程BET等温方程弗朗德利希等温方程焦姆金等温方程…..等151、朗格缪尔等温方程-----单分子层吸附等温方程最简单面又常用的理想吸附模型模型的基本假定是：（1）吸附表面在

7、能量上是均匀的，即各吸附位具有相同能量（2）被吸附分子间的作用力可略去不计（3）属单层吸附，且每个吸附位只能吸附一个质点（4）吸附是可逆的满足这些条件的吸附称为理想吸附或朗格缪尔吸附16θ—覆盖度p—吸附质蒸气吸附平衡时的压力ka,kd—吸附和脱附速率常数K—该吸附过程的吸附系数，即吸附平衡的平衡常数υ—吸附量（ml/g）υm—单分子层饱和吸附量（ml/g），则θ＝υ/υmp/υ＝1/υmK十p/υm朗格缪尔吸附等温式17朗格缪尔吸附等温式用υ对作p图时的