第三章--吸附等温线.ppt

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1、第三章吸附等温线n=f(T，p，E)n=f(T，p)温度一定氧气在活性炭上吸附等温线3.1吸附等温线的类型等温线的形状反应了固体表面性质、孔结构和气－固分子之间的作用力的特性。Ⅰ型等温线化学吸附，单分子层，极限吸附量微孔吸附剂，孔填充超临界吸附Ⅱ型和Ⅲ型等温线无孔固体，开放表面，表面覆盖机理Ⅳ和Ⅴ型等温线中孔凝聚Ⅵ类等温线均匀表面，每一台阶相当于吸满一层分子3.2吸附的经典理论Henry方程Freundlich方程单分子层吸附理论•Langmuir方程多分子层吸附理论•BET方程毛细孔凝聚理论•Kelvin方程微孔填充理论•DR方程3.2.1He

2、nry方程吸附量与平衡压力满足过原点的线性关系n=kpk是Henry常数3.2.2Freundlich方程Henry方程的扩展n=kp1/m当m＝1时回归Henry方程线性形式lgn=lgk+(1/m)lgp3.2.3单分子层吸附理论-Langmuir方程（Langmuir，1916）基本观点Langmuir方程建立的3个假设开放表面，均一表面定位吸附一个吸附位只容纳一个吸附质分子Langmuir方程线性形式应用与局限3.2.4多分子层吸附理论-BET方程（Brunaueretal,1938）基本观点BET方程建立的几个假设：*理想表面，定位吸附

3、*第一层的吸附热是常数，第二层以后各层的吸附热都相等并等同于凝聚热*吸附是无限层多分子层吸附模型θ0θ1θ2θ3气体分子在第零层上吸附形成第一层的速度等于第一层脱附形成第零层的速度：┆为了简化方程，BET引进两个假设：假设1：假设2：方程的推导其中，，对(1)式进行数学处理，即得BET方程（1）BET方程对Ⅱ型和Ⅲ型等温线的解释C>1时，即E1>El，Ⅱ型等温线C较小时，即E1>El，Ⅲ型等温线研究表明(Jones，1951)：C＝2是临界点BET方程计算比表面积BET方程的线性形式p/p0在0.05-0.35之间成立ACF炭纸关于am的几点

4、说明各种吸附质分子的占有面积BET方程的局限性关于表面均一性的假设忽略同层分子之间的作用力关于E1是常数的假设BET方程的改进N层吸附BET方程为：3.2.5毛细孔凝聚理论-Kelvin方程设一单组分体系，处于气（）液（）两相平衡中。此时，气液两相的化学势相等：如果给其一个微小的波动，使得体系在等温条件下，从一个平衡态变化至另一个平衡态。则根据（12）式有：(13)(14)将（13）式带入上式得到：因此，（14）式可以写做：(15)Kelvin方程：关于Kelvin方程的几点说明*Kelvin方程给出了发生毛细孔凝聚现象时孔尺寸与相对压力之间的定

5、量关系*毛细孔凝聚与多分子层吸附不是两个独立的过程*关于Kelvin半径Kelvin方程对Ⅳ和Ⅴ型等温线的解释发生毛细孔凝聚时孔尺寸与相对压力的关系（77KN2吸附）r(nm)p(tor)p/p01251020252974756306917257320.3910.6250.8290.9090.9540.963吸附滞后现象球形圆柱形几种常见的吸附回线E类回线：典型的例子是具有“墨水瓶”结构的孔。如在r处凝聚：如在R处凝聚：＜＞3.2.6Polanyi吸附势理论吸附势ε将1mol气体从主体相吸引到吸附空间（吸附相）所作的功。吸附空间剖面图吸附势的计算

6、公式：如果吸附温度远低于气体的临界温度，设气体为理想气体，吸附相为不可压缩的饱和液体，则吸附势可表示为：吸附相体积对吸附势的分布曲线具有温度不变性。特征曲线活性炭吸附CO2的特征曲线为什么Polanyi吸附势理论不能用于超临界吸附？3.2.7微孔填充理论和DR方程微孔内的势场表面覆盖(surfacelayering)微孔填充(porefilling)D-R方程DR标绘~DA方程303K苯在活性炭上吸附数据的DA拟和点：实验数据，线：方程拟和3.2.8Frenkel-Halsey-Hill厚板理论－195℃氩气在Spheron6炭黑上的吸附等温线F

7、HH吸附式：～