吸附平衡与动力学模型介绍.pdf

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1、吸附机理和吸附平衡与吸附动力学常用模型介绍仓guai纳川主要内容一.吸附机理和吸附平衡研究1Freundlichisotherm2Langmuirisotherm3二参数模型4三参数模型二.吸附动力学模型1拟一级动力学模型2拟二级动力学模型3W-M动力学模型三.可逆反应一级动力学模型吸附机理吸附质在吸附剂多孔表面被吸附的过程分为四步：污染物克服液膜阻力并穿过污染物在活性液膜到达吸附位上发生吸附剂表面反应1324污染物从主体溶液污染物从颗粒扩散到由于水化作外表面扩散到用在吸附剂表面形颗粒内表面吸成的水膜表面附位在吸附的四步当中，我们把步骤一和步骤二统称为液膜扩散过

2、程，步骤三为颗粒内扩散过程，其中扩散较慢的环节称为整个吸附过程的速率限制步骤。（吸附反应通常很快就会完成，对吸附速率的影响可以忽略）吸附机理六种典型的吸附曲线ⅠⅡType1是典型的具有微孔的材料。Type2和3是典型的无孔或有较大孔的材料。Type4和5是典型的吸附分子ⅢIV间的亲合力远远大于分子与吸附剂间的亲合力，而环境对于孔和表面分析没有影响。Type6是无孔、表面完全均VVI一的材料（很少）。吸附机理Ⅰ型线：也称Langmuir等温线，能由Langmuir等温方程描述，属于单分子层化学吸附。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ型线都反映物理吸附的吸附规律。Ⅱ和Ⅳ和型线：有一

3、个拐点，被解释为吸附物在吸附剂上达到单分子层饱和。Ⅳ型线中，当P/P0>(P/P0)拐点，可出现毛细冷凝现象，而且脱附线与吸附线不重和，形成一个环，这称之为滞后环。Ⅱ和Ⅳ型线的作用在于：用于分析、测定吸附剂的表面积和孔的结构。ⅡⅣ吸附机理Ⅲ和Ⅴ型线：反映吸附物在非润湿性吸附剂上的吸附。在低P/P0下，吸附质比较难吸附在吸附剂上；当P/P0增加到一定值，出现吸附物上的凝聚现象，如毛细管冷凝现象。这两种类型的吸附等温线比较少见。ⅢⅤ吸附平衡研究常用模型1FreundlichIsotherm是一个经验方程，没有假设条件，方程形式如下：qe=KFce1/n1线性化：lo

4、gqe=logKF+logcen可应用于化学吸附和物理吸附吸附平衡研究常用模型TemkinIsotherm(1)考虑温度对等温线的影响，方程形式与Freundlichisotherm类似假设：吸附热与温度呈线性关系RT模型方程：qln（aC）eeb可应用于化学吸附吸附平衡研究常用模型qmax：吸附剂的最大吸附量，与吸附位有关，理论上讲与温度是无关的。KL=K0exp（-Ea/RT）可以通过不同温度的下的KL计算Ea，而后判断吸附过程是化学过程还是物理过程吸附平衡研究常用模型2LangmuirIsotherm假设条件：单层表面吸附、所有的吸附位均相同、被吸附的粒

5、子完全独立方程：qqKLCeemax1KLCeCe11线性化：CeqeqmaxKLqmax可应用于化学吸附和物理吸附吸附平衡研究常用模型优点：（1）考虑了吸附剂表面和温度的影响（2）应用广泛，很多吸附过程符合这一模型（3）可以预测吸附剂的最大吸附量缺点：模型的假设条件与实际相差甚远，得到的信息存在较大误差。例如：硫酸铁改性活性氧化铝计算qmax=14.2mg/g连续实验吸附剂的吸附量可达22mg/g吸附平衡研究常用模型吸附温度T一定时，描述吸附平衡条件下V或θ与P的关系方程有四个：Langmuir方程、BET方程、Temkin方程、Freundlich

6、方程。Langmuir等温方程描述理想吸附体系下单分子层吸附平衡体系下的V或θ与P的关系。（q与θ无关，理想吸附）BET方程描述多层吸附平衡体系下的V或θ与P的关系。Freundlich方程用于描述非理想吸附体系下单分子层吸附平衡体系下的V或θ与P的关系。（q随θ增加对数下降）Temkin方程用于描述非理想吸附体系下单分子层吸附平衡体系下的V或θ与P的关系。（q随θ增加线性下降）二参数模型Dubinin-RadushkevichIsotherm(2)假设：认为吸附剂表面是不均匀的,吸附是吸附质填充吸附剂孔的过程。方程：RTln(Ce/Cs)2qqexp(()

7、)emaxβEoEo：为特征能量，由此可判断吸附过程为化学（Eo>40kJ/mol)还是物理过程（Eo<16kJ/mol)二参数模型DR方程的特征曲线OneofthebestfeatureoftheDRequationliesonthefactthatitistemperature-dependent.Iftheadsorptiondataatdifferenttemperaturesareplottedasthelogarithmoftheamountadsorbedversusthesquareofpotentialenergy,allthesuitable

8、datashalling