胶体与界面化学导论五环境工程专业ppt课件.ppt

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1、胶体与界面化学导论（五）—环境工程专业思考题表面活性剂具有的那些重要性质，与表面活性剂的结构和特性有关系吗？表面活性剂为什么能在表面形成表面吸附和定向排列？什么情况下，表面活性剂会在溶液中形成胶束？为什么气泡、液滴和肥皂泡都是球型？它们受到的附加压力相等吗？为什么气泡比肥皂泡容易破裂？纯液体、溶液和固体各采用什么方法来降低表面能以达到稳定状态？2.7固体表面上的气体吸附作用Adsorptiononsolidsurface1.Surfaceenergyofsolidsandadsorptiononsurfaceo

2、fsolidsSolidNaAgNaClMgO石蜡聚乙烯云母γ/(mJm-2)200800190120025.433.12400大多数固体比液体具有更高的表面能固体表面的气体与液体有在固体表面自动聚集，以求降低表面能的趋势。2.Basicconcepts(1)adsorbent(吸附剂)andadsorbate(吸附质)固体表面的气体或液体的浓度高于其本体浓度的现象，称为固体的表面吸附。广泛的应用：干燥剂、防毒面具、脱色剂、色谱、污水处理、催化剂、…(2)adsorptionequilibriumS+GAtequ

3、ilibrium:ra=rdra:rateofadsorptionrd:rateofdesorption(3)Amountadsorbed(吸附量）SGadsorptiondesorption(4)Adsorptioncurves(a)吸附等温线ForagivenadsorbentandadsorbateΓpT1T2T3ΓΓΓΓpppp(b)吸附等压线(c)吸附等量线p1p2p3ΓTpTΓ1Γ2Γ3（5）物理吸附和化学吸附Physicaladsorptionandchemicaladsorption物理吸附和化学

4、吸附的比较物理吸附化学吸附吸附力范德华力化学键力吸附热较小(～液化热)较大选择性无选择性有选择性稳定性不稳定,易解吸稳定分子层单分子层或多分子层单分子层吸附速率较快,较慢.受温度影响小受温度影响大3.Adsorptionisothermalequations(1)Langmuirequation(1916)(a)Adsorptionismonolayer.(b)Thesurfaceofsolidisuniform.(c)Thereisnotinteractingforceamongthemoleculesadso

5、rbed.Basicassumptions:ConsideredadsorptionasareactionG+SSGkakdka,kd:分别为吸附和解吸(脱附)过程的速率系数吸附速率：p：被吸附气体的压力θ：表面覆盖率(fractionofthesurfacecovered)1-θ:表面空白率(fractionofthesurfacevacancy)脱附速率：或Langmuirisothermaladsorptionequationa=ka/kd:吸附系数(adsorptioncoefficient)(吸附平衡常

6、数）Discussion:(a)isotherm:atlowpressure,ap＜＜1,θ＝ap,Γ∝pathighpressure,ap＞＞1,θ＝1,Γ=ΓmaxΓmax:saturatedamountofadsorption(即固体表面全部铺满一层气体分子时的吸量)ΓpΓmax(b)方程式可改写为:以p/Γ(或p/V)对p作图,可求Γmax(Vmax)和a.pP/VΔHa:等压吸附热(adsorptionheatatconstantpressure)IngeneralΔHa<0T↑，a↓，Γ↓Tp①Dis

7、sociationofadsorbateA2+2S=2AS(d)Othersituations(2)Freundlichequation本式原为经验方程式,k、n为经验常数后在下述假设模型下，自理论导出（a)吸附为单分子层吸附(b)固体表面是不均匀的(3)Temkinequation理论模型：(a)单分子层吸附(b)固体表面是不均匀的ΔHa=ΔH0-Aθ②adsorptionofmulti-componentA+S=ASbA,θAB+S=BSbB,θB（4）BET(Brunauer-Emmett-Teller)e

8、quation(1938)Basicassumption(a)Adsorptionismultilayer(b)Surfaceisuniformandthereisnotinteractingforceamongthemoleculesadsorbed.(c)adsorptionheatabovethefirstlayerarethesameandequaltotheco