第十二章-吸附

第十二章吸附概述吸附現(xiàn)象：當(dāng)氣體與清潔的固體表面接觸時(shí)，在固體表面上氣體的濃度高于氣相．吸附質(zhì)：被吸附的氣體吸附劑：吸附氣體的固體吸附作用力：通過氫鍵、偶極矩作用、范德華力和化學(xué)鍵等多種化學(xué)作用和物理化學(xué)作用，使得吸附質(zhì)被吸附在吸附劑表面。其次章吸附作用基本概念

吸附是利用某些固體能夠從流體混合物中選擇性地凝合確定在其表面上的實(shí)力，是混合物中的組分彼此分別的單元操作遠(yuǎn)程。第十二章物理吸附與化學(xué)吸附其次章吸附作用按作用力不同，吸附可分為物理吸附和化學(xué)吸附兩類。先物理吸附，后化學(xué)吸附物理吸附是由分子間作用力，即vanderWalls力所產(chǎn)生。由于這種力較弱，故對分子結(jié)構(gòu)影響不大，所以可把物理吸附類比為凝合現(xiàn)象化學(xué)吸附力屬于化學(xué)鍵力（靜電與共價(jià)鍵力）。由于此種力作用強(qiáng)，所以對吸附分子的結(jié)構(gòu)影響較大。吸附質(zhì)分子與吸附中心間借此種力形成吸附化學(xué)鍵?；瘜W(xué)吸附類似化學(xué)反應(yīng)

第十二章物理吸附與化學(xué)吸附其次章吸附作用（1）活性炭由木炭、堅(jiān)果殼、煤等含碳原料經(jīng)碳化與活化制得，其吸附性能取決于原始成碳物質(zhì)以及碳化、活化等的操作條件。（2）硅膠它是一種堅(jiān)硬的由無定形的SiO2構(gòu)成的多孔結(jié)構(gòu)的固體顆粒，主要用于氣體干燥、氣體吸取、液體脫水、色譜分析和催化劑等。（3）活性氧化鋁活性氧化鋁對水有很強(qiáng)的吸附實(shí)力，主要用于液體與氣體的干燥。（4）分子篩分子篩是近幾十年發(fā)展起來的沸石吸附劑，沸石有自然沸石和合成沸石兩類。第十二章常用吸附劑種類恒溫、恒壓下表面能的影響因素：

dG=dA+Ad自由能越低，體系越穩(wěn)定。等溫等壓下要使液體自由能降低，即

dG

<

0有兩個(gè)途徑：1）縮小液體表面積：dA0；2）降低液體表面張力：d

0。第十二章吸附原理

吸附量通常有兩種表示方法：(2)單位質(zhì)量的吸附劑所吸附氣體物質(zhì)的量(1)單位質(zhì)量的吸附劑所吸附氣體的體積

體積要換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況(STP)第十二章吸附量的表示對于確定的吸附劑與吸附質(zhì)的系統(tǒng)，達(dá)到吸附平衡時(shí)，吸附量是溫度和吸附質(zhì)壓力的函數(shù)，即：

通常固定一個(gè)變量，求出另外兩個(gè)變量之間的關(guān)系，例如：(1)T=常數(shù)，q=f(p)，稱為吸附等溫式(2)p=常數(shù)，q=f(T)，稱為吸附等壓式(3)q=常數(shù)，p=f(T)，稱為吸附等量式第十二章吸附量與溫度、壓力關(guān)系吸附等溫線樣品脫附后，設(shè)定一個(gè)溫度，如253K，限制吸附質(zhì)不同壓力，依據(jù)石英彈簧的伸長可以計(jì)算出相應(yīng)的吸附量，就可以畫出一根253K的吸附等溫線，如圖所示用相同的方法，變更吸附恒溫浴的溫度，可以測出一組不同溫度下的吸附等溫線。第十二章吸附等溫線p/k

Pa等壓線等量線從吸附等溫線畫出等壓線和等量線

從吸附等溫線可以反映出吸附劑的表面性質(zhì)、孔分布以及吸附劑與吸附質(zhì)之間的相互作用等有關(guān)信息。

常見的吸附等溫線有如下5種類型：(圖中p/ps稱為比壓，ps是吸附質(zhì)在該溫度時(shí)的飽和蒸汽壓，p為吸附質(zhì)的壓力)第十二章吸附等溫線的類型(Ⅰ)在2.5nm

以下微孔吸附劑上的吸附等溫線屬于這種類型。

例如78

K時(shí)N2

在活性炭上的吸附及水和苯蒸汽在分子篩上的吸附。第十二章吸附等溫線的類型(Ⅱ)

常稱為S型等溫線。吸附劑孔徑大小不一，發(fā)生多分子層吸附。在比壓接近1時(shí)，發(fā)生毛細(xì)管凝合現(xiàn)象。第十二章吸附等溫線的類型(Ⅲ)這種類型較少見。當(dāng)吸附劑和吸附質(zhì)相互作用很弱時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種等溫線。

如352K時(shí)，Br2在硅膠上的吸附屬于這種類型。第十二章吸附等溫線的類型(Ⅳ)多孔吸附劑發(fā)生多分子層吸附時(shí)會(huì)有這種等溫線。在比壓較高時(shí)，有毛細(xì)凝合現(xiàn)象。

例如在323K時(shí)，苯在氧化鐵凝膠上的吸附屬于這