纤维∕溶液体系中吸附质的分配系数计量的研究

《纤维∕溶液体系中吸附质的分配系数计量的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、附录：论文范本纤维∕溶液体系中吸附质的分配系数计量的研究耿信鹏1**，郭雅妮1，王雪燕2，耿信笃3(1.西安工程科技学院环境与化学工程学院，陕西西安；2.西安工程科技学院纺织与材料学院，陕西西安；3.西北大学化学系，陕西西安)摘要：纤维∕溶液体系中吸附质的分配系数准确计量的关键，是建立一种正确计算单位质量纤维上吸附层体积的理论和方法。吸附层的吸附体积Var应是对应于吸附等温线最大吸附量nsmax时，表面上吸附质可及的容量。Var可表示为：Var=N0V0nsmax,式中N0和V0分别代表阿佛加德罗常数和吸附分子体积。它随吸附质、温度、pH、盐浓度等而变，但不受

2、单层、多层或表面活性剂的胶团吸附的限制。一种吸附质的摩尔吸附体积Vsm(即N0V0)及最大吸附表面浓度Csmax均为特性常数且二者互为倒数。计算出的十二烷基硫酸钠(SDS)、溴化十二烷基三甲铵(DTAB)和溴化十六烷基三甲铵(CTAB)的Vsm分别为0.27，1.09和1.32dm3·mol-1，与体系中吸附剂、介质pH、温度以及盐浓度无关。还研究了毛和棉纤维在不同温度、pH和盐浓度时，分别吸附SDS、DTAB和CTAB达最大吸附量所对应的参量nsmax，Var，Csmax、，平衡浓度C，并计算出相应的分配系数值Pa和吸附自由能△G。羊毛纤维分别于288K和3

3、08K自pH4.69和6.20的水溶液中吸附SDS时，以Cs代替ns计量的吸附等温线（相当于分配系数Pa），能客观地反映温度降低更易吸附（Cs更大）的热力学原理。对Var，Cs和Pa准确计量将为吸附热力学研究奠定坚实的基础。、关键词：吸附；分配系数；吸附体积；表面活性剂；纤维表面活性剂或染料在纤维内外表面上的吸附作用广泛存在于纤维或织物的漂洗、染色、印花等工艺过程中。因此,深入研究吸附性质不仅对于丰富纤维表面吸附理论极为重要，而且对于提高纺织品的印染档次无疑也有重要的实用意义。在表征纤维和吸附质间的吸附性质时，由于具有热力学特征的吸附质分配系数Pa影响因素少，

4、因而它比吸附质的上染（吸附）率能更精确地描述吸附质对纤维的亲和力。然而，迄今对于分配系数的计算仍不能令人满意。在一个由表面活性剂或染料（以下简称为吸附质）和纤维构成的液/固吸附体系中，吸附质在纤维表面和溶液间的分配系数Pa可表示为：Pa=Cs/C，（1）式中C代表溶液体相的平衡浓度，Cs代表表面浓度。由于未找到吸附层体积的有效计量方法,不得不对吸附条件加以限制(如单分子层吸附),或者简单地以平衡吸附量ns(mol·kg-1)代替Cs[1,2]。为使ns与C具有相同的量纲,人为地引入体积项1dm3·kg-1[1,2],所得到的分配系数记为Pa´：Pa´=ns/（

5、C·1dm3·kg-1），（2）导致Pa´计算的值仅具有相对的定性含义。另有文献[3]报道以特定的溶质（如水蒸汽）计量纤维的有效容积，致使得到的分配系数也不具有准确的数值。本研究旨在解决此问题，以便为纤维上吸附吸附质的热力学奠定基础。1理论部分稀溶液中，对于一个给定的纤维吸附体系(吸附质、纤维和溶剂)和确定的吸附条件(温度、pH、盐浓度等)下,达到固/液两相平衡时,表面上溶质吸附量的相对大小能定性地反映溶质在固/液两相分配时表面相浓度的相对值。这就意味着,在吸附剂表面上实际上存在着一个确定的，能包容这些吸附质的吸附空间或吸附层的体积。因此，以对应于吸附等温线上

6、溶质最大吸附量时表面上的占有体积,代表表面上吸附质可以达到的最大容量,即最大的溶质吸附体积。假定每个吸附质分子的体积为V0,吸附等温线上吸附质最大*吸附量为nsmax,N0代表阿佛加德罗常数,则吸附层的体积或吸附质可以达到的最大容量Var可以表示为：Var=N0V0nsmax，（3）或Var=Vsmnsmax，（4）其中Vsm=N0V0。（5）（4）和（5）式中Vsm代表溶质处于吸附态时的摩尔体积。由于（3）式中V0在吸附过程中不发生改变，其值可由其分子结构（键长，键角）计算而得。这样按（5）式，Vsm应是吸附质的特征值。因此,Var的大小完全由nsmax所制

7、约，计算时无须考虑吸附层数、吸附分子取向及吸附剂表面状况（微孔、通道结构等）等因素对它的影响。相应地，任何影响nsmax的因素，如温度、盐浓度等外界条件的变化，都将导致Var的改变。所以Var反映了特定吸附条件下表面层的可及容量，有可能解决将具有微孔和通道结构的吸附剂表面的吸附体积视为常数[3]的问题。于是，表面浓度Cs可写为：Cs=ns/Var=ns/（N0V0nsmax），（6）式中ns代表对应于平衡浓度C时的吸附量。将（6）式代入（1）式，得Pa=ns/（CN0V0nsmax）。（7）这样，由吸附分子体积V0和吸附等温线所得到的ns，nsmax及C，可以

8、求得固/液分配系数Pa值。它具有真正热