胶体化学第7章-2 固液界面的吸附作用ppt课件.ppt

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1、第七章固液界面的吸附作用当液体与固体表面接触时，由于固体表面分子对液体的作用力大于液体分子间的作用力，液体分子将向固液界面密集（变浓），同时降低了固液界面能。这种密集作用即发生了吸附。若液体为两种或两种以上物质构成的溶液，其各组分被固体吸附不同，因而在液相中的浓度也将发生相应的变化，即：它们在固/液界面上的吸附量不同。固体-溶液界面吸附固-液吸附对纯液体的吸附(界面密度增大)溶液中的吸附(界面浓度的变化)通常只研究后者正吸附负吸附不吸附溶液吸附的应用可追溯到几千年前的天然纤维着色，饮料的净化、脱色等。现今更渗透在农业生产和日常生活的

2、各领域，但至今还处于积累数据，探索机理的阶段。1、液相吸附的特点①成分多溶液吸附必涉及溶质、溶剂和吸附剂三者间错综复杂的作用界面层上固体与溶质之间的相互作用力。固体与溶剂之间的作用力溶液中溶质与溶剂之间的相互作用力结论：溶液中的吸附是溶质和溶剂分子竞争吸附净结果；固体表面的溶质浓度比溶液内部大，为正吸附；否则为负吸附。②杂质的影响a:溶剂杂质可能与溶质浓度数量相近b:吸附剂的可溶性杂质会造成影响硅胶自干燥苯和未经干燥的苯中吸附硝基苯所得吸附等温线形状完全不同★固-液吸附速率溶液中的吸附速率一般小于气体吸附速率，所以溶液吸附平衡时间较

3、长。原因：（1）溶质分子在溶液中的扩散速度小于在气体中的扩散速度（2）固体表面有一层液膜，溶质分子必须通过这层膜才能被吸附，所以，吸附速慢。（3）吸附剂表面孔的因素。③表观吸附量溶液吸附的吸附量大多是根据溶液中某组分在吸附平衡前后浓度的变化确定。即：根据此式求出的吸附量实际是表观吸附量，忽略了溶剂影响，在稀溶液时表观吸附量与真实吸附量近似相等。但对于浓溶液时这种影响将带来可观的误差。必须了解表观吸附量与真实吸附量的关系。★表观吸附量Ci,0:溶液中i组分的起始浓度Ci,e:达吸附平衡时，溶液中i组分的浓度V:溶液的体积m:溶剂的质量

4、nis:i组分的表观吸附量（忽略了溶剂吸附对浓度的影响，在稀溶液中，约等于真实吸附量）进行液相研究时，必须要求体系达到吸附平衡，对于孔性固体，特别是微孔固体，欲达到平衡需很长时间，并需采用搅拌、振荡、超声等方法在保证不改变各组分和吸附剂的性质和结构的前提下，促进吸附进行，帮助扩散。二、液相吸附研究方法★表观吸附量的实验测定方法将一定量的固体放入一定量的已知浓度的溶液中，不断振荡，当吸附达到平衡后，测定溶液的浓度，从溶液浓度的变化，计算每克固体吸附的溶质量，可计算表观吸附量。例：高岭石对重金属的吸附作用的研究（1）将一定量的高岭石放入

5、一定量的已知浓度的铜溶液中，不断振荡12小时，静置吸附48小时。（2）当吸附达到平衡后，在4500转/分离心分离10分钟，取上层清夜，测定溶液中铜离子浓度。（3）从溶液浓度的变化，根据公式计算每克固体吸附的溶质量，可计算表观吸附量。（4）借助气相吸附理论，研究溶液的平衡浓度与表观吸附量的关系（BET、Freundich、Langmuir），处理液相吸附结果。★多为物理吸附。一般来说，和固体表面性质相近者易被吸附在稀溶液中的吸附(1)稀溶液是由溶剂和具有一定溶解度的溶质组成的溶液,吸附过程中溶剂的浓度基本不变，所以测得的吸附量基本只是

6、由溶质的吸附引起的。(2)固体自稀溶液中的吸附等温线的形状与固-气吸附相似，通常气体吸附中的公式也可用于溶液吸附。第二节自稀溶液中吸附的一般规律C.H.Giles等人研究了大量固体从稀溶液中的吸附，将等温线大致分为四类十八种，分类的根据是等温线起始部分的斜率和随后的变化。吸附等温线的分类吸附等温线n2sS型溶剂有强烈竞争吸附，且溶质为垂直定向吸附c溶剂吸附少，且溶质为线形分子，躺式吸附L型溶质与固体吸附力强，化学吸附H型C型S型吸附等温线起始部分斜率小，曲线凹向浓度轴，平衡浓度增大时等温线有一段较快上升阶段。机制：溶剂有强烈的竞争吸

7、附，且溶质以单一端基近似垂直地吸附于固体表面。L型吸附等温线最常见等温线。机制：溶质比溶剂更易吸附，即溶剂无强烈竞争吸附。例：若溶质是线性的或平面分子，且以长轴或平面平行于表面吸附，会有这种情况。溶质在极低浓度时就有较大吸附量。机制：溶质与吸附剂有强烈亲和力，类似于发生化学吸附。例：自溶液中的化学吸附，离子交换吸附及大分子和离子型SAa胶团吸附。H型吸附等温线(Highaffinity)C型吸附等温线(Constantpartition)等温线起始段为一直线。机制：溶质在吸附剂表面相和溶液中的分配是恒定的。例：某些物质在纺织物上及在

8、由晶体区和无定型区构成的聚合物上吸附。四类等温线中，平衡浓度升高时吸附量都有一较为平缓变化的部分，它表示固体表面已被溶质的单层饱和；浓度再增加，吸附量再增大，可能是吸附分子：①更密集排列；②多层吸附。（二）影响稀溶液吸附的一些因素（1