環(huán)境功能材料 2 吸附與吸附材料

1、7.2 活性炭活性炭7.3 沸石沸石7.1 吸附原理吸附原理課件下載地址課件下載地址百度網(wǎng)盤百度網(wǎng)盤賬戶：賬戶：密碼：密碼：wangchuan437wangchuan437王川王川 主樓主樓3293291. 吸附定義吸附定義吸附吸附(adsorption) 當(dāng)兩相組成一個(gè)體系時(shí)，其組成在兩相當(dāng)兩相組成一個(gè)體系時(shí)，其組成在兩相界面界面(Interface)與相內(nèi)部是不同的，處在兩相與相內(nèi)部是不同的，處在兩相界面處的成分產(chǎn)生了界面處的成分產(chǎn)生了積蓄積蓄(濃縮濃縮)。這種現(xiàn)象稱。這種現(xiàn)象稱為為吸附吸附。界面現(xiàn)象界面現(xiàn)象相與相間的交界稱為界面。相與相間的交界稱為界面。固液，固氣、氣液、液液 在多相體系

2、中，界面的問題非常重要。在多相體系中，界面的問題非常重要。例如吸附、催化、潤濕、乳化、破乳、起泡、例如吸附、催化、潤濕、乳化、破乳、起泡、分散、消泡、絮凝、聚沉等現(xiàn)象，都與界面密分散、消泡、絮凝、聚沉等現(xiàn)象，都與界面密切相關(guān)，都是界面現(xiàn)象。切相關(guān)，都是界面現(xiàn)象。 表面自由能表面自由能吸附原理的微觀表達(dá)吸附原理的微觀表達(dá)吸附質(zhì)在表面層富集的現(xiàn)象吸附質(zhì)在表面層富集的現(xiàn)象吸附質(zhì)吸附質(zhì)(adsorbate) 被被吸著吸著和和濃縮濃縮的物質(zhì)的物質(zhì)吸附劑吸附劑(adsorbent) 具有具有選擇性選擇性吸著溶質(zhì)的吸著溶質(zhì)的 多孔多孔表面表面固體固體例子：用活性炭從廢水中去除紅色染料例子：用活性炭從廢水中去

3、除紅色染料實(shí)際上，人們很早就發(fā)現(xiàn)并利用了吸附現(xiàn)象，實(shí)際上，人們很早就發(fā)現(xiàn)并利用了吸附現(xiàn)象，如生活中用如生活中用木炭木炭脫濕和除臭等。隨著新型吸附脫濕和除臭等。隨著新型吸附劑的開發(fā)及吸附分離工藝條件等方面的研究，劑的開發(fā)及吸附分離工藝條件等方面的研究，吸附分離過程顯示出節(jié)能、產(chǎn)品吸附分離過程顯示出節(jié)能、產(chǎn)品純度純度高、可除高、可除去痕量物質(zhì)、操作溫度低等突出特點(diǎn)，使這一去痕量物質(zhì)、操作溫度低等突出特點(diǎn)，使這一過程在過程在化工化工、醫(yī)藥、食品、輕工、環(huán)保等行業(yè)、醫(yī)藥、食品、輕工、環(huán)保等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。得到了廣泛的應(yīng)用。（1 1）氣體或液體的脫水及深度干燥，如將乙烯氣體中）氣體或液體的脫水及深

4、度干燥，如將乙烯氣體中的水分脫到痕量，再聚合。的水分脫到痕量，再聚合。（2 2）氣體或溶液的脫臭、脫色及溶劑蒸氣的回收，如）氣體或溶液的脫臭、脫色及溶劑蒸氣的回收，如在噴漆工業(yè)中，常有大量的有機(jī)溶劑逸出，采用活性在噴漆工業(yè)中，常有大量的有機(jī)溶劑逸出，采用活性炭處理排放的氣體，既減少環(huán)境的污染，又可回收有炭處理排放的氣體，既減少環(huán)境的污染，又可回收有價(jià)值的溶劑。價(jià)值的溶劑。（3 3）氣體中痕量物質(zhì)的吸附分離，如純氮、純氧的制）氣體中痕量物質(zhì)的吸附分離，如純氮、純氧的制取。取。（4 4）分離某些精餾難以分離的物系，如烷烴、烯烴、）分離某些精餾難以分離的物系，如烷烴、烯烴、芳香烴餾分的分離。芳香烴餾

5、分的分離。（5 5）廢氣和廢水的處理，如垃圾焚燒尾氣中去除有害）廢氣和廢水的處理，如垃圾焚燒尾氣中去除有害氣體，從煉廠廢水中脫除酚等有害物質(zhì)。氣體，從煉廠廢水中脫除酚等有害物質(zhì)。物理吸附與化學(xué)吸附物理吸附與化學(xué)吸附物理吸附：吸附劑與吸附質(zhì)之間的作用力是范物理吸附：吸附劑與吸附質(zhì)之間的作用力是范德華力，包括靜電力誘導(dǎo)力和色散力。德華力，包括靜電力誘導(dǎo)力和色散力。在吸附過程中物質(zhì)在吸附過程中物質(zhì)不改變?cè)瓉淼男再|(zhì)不改變?cè)瓉淼男再|(zhì)，因此吸，因此吸附能小，被吸附的物質(zhì)很容易再脫離，如用活附能小，被吸附的物質(zhì)很容易再脫離，如用活性炭吸附氣體，只要升高溫度，就可以使被吸性炭吸附氣體，只要升高溫度，就可以使被

6、吸附的氣體逐出活性炭表面。附的氣體逐出活性炭表面。物理吸附物理吸附吸附劑吸附劑吸附質(zhì)吸附質(zhì)化學(xué)吸附：指吸附劑與吸附質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)作化學(xué)吸附：指吸附劑與吸附質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)作用，生成化學(xué)鍵引起的吸附，在吸附過程中不用，生成化學(xué)鍵引起的吸附，在吸附過程中不僅有引力，還運(yùn)用僅有引力，還運(yùn)用化學(xué)鍵化學(xué)鍵的力，因此吸附能較的力，因此吸附能較大，要逐出被吸附的物質(zhì)需要較高的溫度，而大，要逐出被吸附的物質(zhì)需要較高的溫度，而且被吸附的物質(zhì)即使被逐出，也已經(jīng)產(chǎn)生了且被吸附的物質(zhì)即使被逐出，也已經(jīng)產(chǎn)生了化化學(xué)變化學(xué)變化，不再是原來的物質(zhì)了。，不再是原來的物質(zhì)了?；瘜W(xué)吸附化學(xué)吸附吸附劑吸附劑吸附質(zhì)吸附質(zhì)物理吸附 化學(xué)

7、吸附 作用力 范德華力 化學(xué)鍵現(xiàn) 象 類似于冷凝 類似于化學(xué)反應(yīng) 熱效應(yīng) 近似于冷凝熱 近似于化學(xué)反應(yīng)熱 吸附方式 單分子層或多分子層 一般為單分子層 解吸結(jié)果 吸附質(zhì)能還原 吸附質(zhì)不能還原 吸附過程可逆，速度快不可逆表表1 物理吸附和化學(xué)吸附比較物理吸附和化學(xué)吸附比較吸附與比表面積吸附與比表面積比表面積比表面積 = = 表面積表面積/ /質(zhì)量（體積）質(zhì)量（體積） m m2 2/g/g， m m2 2/m/m3 3比表面積越大，吸附能力越強(qiáng)。比表面積越大，吸附能力越強(qiáng)。怎樣才能增加比表面積？怎樣才能增加比表面積？（1）形成孔結(jié)構(gòu)（2）轉(zhuǎn)變?yōu)榉勰o孔結(jié)構(gòu)固體：很小的比表面積多孔固體: 較大的比表

8、面積, 孔尺寸，孔體積微粒: 微粒尺寸越小比表面積越大多孔結(jié)構(gòu)的概念多孔結(jié)構(gòu)的概念孔結(jié)構(gòu)類型孔結(jié)構(gòu)類型非貫通孔閉孔內(nèi)部聯(lián)通孔貫通孔三、活性炭的孔隙大小、分類和各類孔隙的特點(diǎn)和性質(zhì)根據(jù)空隙的大小，分為大孔、微孔和介于大孔微孔之間的中孔(又稱過渡孔)。1972年國際精細(xì)應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)根據(jù)蘇聯(lián)學(xué)者杜賓寧的劃分對(duì)活性炭的空隙作了以下的分類:孔隙大小和分類IUPAC分類法(國際精細(xì)應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)) 微孔 過渡孔大孔孔隙直徑或孔寬小于2nm孔隙直徑或孔寬小于2-50nm孔隙直徑或孔寬：大于50 nm 2 nm50 nm孔隙各有它們的特殊作用孔隙各有它們的特殊作用1. 微孔：所謂微孔，就是在相

9、當(dāng)于滯后開始時(shí)的相對(duì)壓力下已經(jīng)被完全充填的那些孔隙。微孔的半徑r相當(dāng)于被吸附分子的大小。在一般的活性炭中，微孔的容積為 0.20-0. 60cm3/g，約占活性炭總比表面積的90%以上，即數(shù)百m2/g,甚至超過10002/g，所以它在很大程度上決定著活性炭的吸附能力。2.2.中孔（過渡孔）中孔（過渡孔）中孔：是那些能發(fā)生毛細(xì)凝聚使被吸附物質(zhì)液化而形成彎液面，從而在等溫線上出現(xiàn)滯后回線的孔隙。它的容積在0.02-0. 1cm3/g，占總比表面積的5%，一般在20-70m2/g。中孔（過渡孔）的有效半徑要比被吸附分子大得多，它的作用是捕捉有機(jī)蒸汽，為吸附物分子進(jìn)人微孔的通道，用來吸附大分子物質(zhì)，常

10、用于溶液的脫色如用ZnCl2法制得過渡孔特別發(fā)達(dá)的糖用炭.以除去溶液中分子較大的有色雜質(zhì)或呈膠體分散的顆粒?；瘜W(xué)法制得活性炭的過渡孔容積可達(dá)0.7cm3/g，它的比表面積達(dá)200-450 2m/g。中孔的作用：在足夠高的壓力下按毛細(xì)凝聚的機(jī)理吸附物質(zhì)蒸氣;作為被吸附物質(zhì)達(dá)到微孔的通道;在液相吸附中對(duì)大分子的物質(zhì)有很好的吸附效果。大孔的孔容通常在0.2-0.8 cm3/g，比表面積最小0.5-2.0 m3/g，主要起通道作用。當(dāng)活性炭用作催化劑載體時(shí)，催化劑主要是沉積在中孔和大孔內(nèi)，但也有沉積在微孔內(nèi)的。3.3.大孔大孔活性炭的大孔容積通常在0.2-0.8 cm3/g，它的比表面積只0.5-2

11、m2/g。半徑大于1000-2000 nm的孔隙。在這樣大的孔隙內(nèi)技術(shù)上是不能 實(shí)現(xiàn)毛細(xì)凝聚的。比表面的數(shù)值這樣小，表明它在吸附中不會(huì)起明顯作用，一般都不希望有，因它會(huì)降低活性炭的充填比重和強(qiáng)度。但是，這些大孔起著輸送渠道的作用，當(dāng)活性炭用作催化劑載體時(shí)，較大的孔隙作為催化劑沉積的場(chǎng)所可能是有用的。 吸附劑（吸附材料） 工業(yè)上常用的吸附劑工業(yè)上常用的吸附劑 活性碳、沸石分子篩、硅膠活性碳、沸石分子篩、硅膠 和活性氧化鋁和活性氧化鋁。 吸附劑的主要特征吸附劑的主要特征 多孔特征多孔特征和和具有很大的比表面具有很大的比表面， 約約300l 200m2/g，以及具有，以及具有足夠強(qiáng)度。足夠強(qiáng)度。7.

12、2.2 液相吸附平衡液相吸附平衡7.2.1 氣相吸附平衡氣相吸附平衡7.2.1 氣體吸附平衡吸附平衡吸附平衡 在一定條件下，經(jīng)過足夠長的時(shí)在一定條件下，經(jīng)過足夠長的時(shí)間，吸附質(zhì)在兩相中的間，吸附質(zhì)在兩相中的濃度不再變化濃度不再變化，稱，稱為為吸附平衡吸附平衡，對(duì)應(yīng)的濃度稱為，對(duì)應(yīng)的濃度稱為平衡濃度平衡濃度。吸附平衡關(guān)系吸附平衡關(guān)系決定了吸附過程的決定了吸附過程的方向和極方向和極限限，是吸附過程的，是吸附過程的基本依據(jù)基本依據(jù)。1. 吸附平衡定義吸附平衡定義7.2.1 氣體吸附平衡吸附等溫線吸附等溫線吸附劑的表面是吸附劑的表面是不均勻不均勻的，被吸附的分子和吸附的，被吸附的分子和吸附劑劑表面分子

13、之間表面分子之間，被吸附的各分子之間的，被吸附的各分子之間的作用力作用力各不相等各不相等，吸附等溫線的形狀也不相同。，吸附等溫線的形狀也不相同。Brunauer等人等人把把純氣體純氣體實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)的物理吸附物理吸附等溫等溫線分為線分為五類五類。2. 單組分氣體吸附平衡7.2.1 氣體吸附平衡類類吸附等溫線吸附等溫線類是平緩地接近飽和類是平緩地接近飽和值的值的朗格謬爾型等溫吸朗格謬爾型等溫吸附曲線附曲線。單分子層吸附單分子層吸附，常適用，常適用于于吸附吸附溫度溫度處于該氣體處于該氣體臨界溫度以上臨界溫度以上。7.2.1 氣體吸附平衡 類類吸附等溫線吸附等溫線是最普通的是最普通的物理吸附物理吸附；能

14、形成能形成多分子層吸附多分子層吸附，吸附吸附氣體的溫度氣體的溫度低于低于其臨界其臨界溫度溫度，吸附吸附壓力較低，但接壓力較低，但接近于飽和蒸汽壓。近于飽和蒸汽壓。多多分子層吸附分子層吸附單單分子層吸附分子層吸附7.2.1 氣體吸附平衡類類吸附等溫線吸附等溫線壓力低時(shí)，吸附量很低，只有在壓力低時(shí)，吸附量很低，只有在壓力高時(shí)才容易吸附，相應(yīng)于壓力高時(shí)才容易吸附，相應(yīng)于多多層吸附，層吸附，它的特點(diǎn)是它的特點(diǎn)是吸附熱與吸附熱與被被吸附組分的吸附組分的液化熱液化熱大致相等大致相等。第一吸附層第一吸附層的吸附熱的吸附熱小于小于后繼吸后繼吸附層附層的的吸附熱吸附熱； 類比較少見。類比較少見。多多分子層吸附分

15、子層吸附7.2.1 氣體吸附平衡類類吸附等溫線吸附等溫線解吸解吸吸附吸附 Brunauer提出，提出，微孔微孔尺寸可限制吸附的尺寸可限制吸附的層數(shù)層數(shù)，并且由于發(fā)，并且由于發(fā)生生毛細(xì)管冷凝現(xiàn)象毛細(xì)管冷凝現(xiàn)象，在，在達(dá)到飽和蒸汽壓之前達(dá)到飽和蒸汽壓之前顯示出顯示出很大的吸很大的吸附附程度。程度?？梢哉J(rèn)為是由可以認(rèn)為是由于產(chǎn)生于產(chǎn)生毛細(xì)管凝毛細(xì)管凝結(jié)結(jié)現(xiàn)象所致?，F(xiàn)象所致。7.2.1 氣體吸附平衡Langmuir蘭茂爾吸附等溫式首先發(fā)現(xiàn)氫氣吸收大量熱后離解為原子的現(xiàn)象首先發(fā)現(xiàn)氫氣吸收大量熱后離解為原子的現(xiàn)象，后被應(yīng)用于原子氫焊接法。，后被應(yīng)用于原子氫焊接法。在表面吸附方面，提出單分子吸附層的理論和在

16、表面吸附方面，提出單分子吸附層的理論和著名的等溫式（即蘭茂爾吸附公式）。著名的等溫式（即蘭茂爾吸附公式）。19171917年設(shè)計(jì)了年設(shè)計(jì)了“表面天平表面天平”，用它可以測(cè)出液，用它可以測(cè)出液面上的不溶物表層的表面積，并由此計(jì)算面上的不溶物表層的表面積，并由此計(jì)算出這些物質(zhì)的截面積，建立了表面分子定出這些物質(zhì)的截面積，建立了表面分子定向說，并論述了單分子表面膜和有關(guān)固體向說，并論述了單分子表面膜和有關(guān)固體表面吸附性質(zhì)和行為的理論。表面吸附性質(zhì)和行為的理論。在原子結(jié)構(gòu)方面，發(fā)展了電子價(jià)鍵的近代理論在原子結(jié)構(gòu)方面，發(fā)展了電子價(jià)鍵的近代理論。還研究液面上的表面膜，測(cè)定分子在膜。還研究液面上的表面膜，測(cè)

17、定分子在膜內(nèi)的面積，建立了表面分子定向說。內(nèi)的面積，建立了表面分子定向說。首次實(shí)現(xiàn)了人工降雨。首次實(shí)現(xiàn)了人工降雨。 7.2.1 氣體吸附平衡朗格謬爾方程朗格謬爾方程(Langmuir) 單分子層單分子層吸附理論，吸附理論，均勻表面均勻表面，被吸附溶質(zhì)分子之，被吸附溶質(zhì)分子之間間沒有相互作用力沒有相互作用力。1mKpqqKpq吸附量吸附量qm飽和吸附量飽和吸附量p壓力壓力K 方程參數(shù)方程參數(shù) 該模型在該模型在低濃度低濃度時(shí)簡化為時(shí)簡化為亨利定律亨利定律，符合熱力學(xué)一致，符合熱力學(xué)一致性要求，公認(rèn)為性要求，公認(rèn)為定性定性或或半定量半定量研究變壓吸附研究變壓吸附的基礎(chǔ)的基礎(chǔ)。朗格繆爾的研究認(rèn)為固體表

18、面的原子或分子存在向外的剩余價(jià)力，它可以捕捉氣體分子。這種剩余價(jià)力的作用范圍與分子直徑相當(dāng)，因此吸附劑表面只能發(fā)生單分子層吸附。所以，假定條件為： 吸附劑表面性質(zhì)均一，每一個(gè)具有剩余價(jià)力的表面分子或原子吸附一個(gè)吸附劑表面性質(zhì)均一，每一個(gè)具有剩余價(jià)力的表面分子或原子吸附一個(gè)氣體分子；氣體分子； 氣體分子在固體表面為單層吸附；氣體分子在固體表面為單層吸附； 吸附是動(dòng)態(tài)的，被吸附分子受熱運(yùn)動(dòng)影響可以重新回到氣相；吸附是動(dòng)態(tài)的，被吸附分子受熱運(yùn)動(dòng)影響可以重新回到氣相； 吸附過程類似于氣體的吸附過程類似于氣體的凝結(jié)過程凝結(jié)過程，脫附類似于液體的，脫附類似于液體的蒸發(fā)過程蒸發(fā)過程。達(dá)到。達(dá)到吸吸附平衡附平

19、衡時(shí)，吸附速度等于脫附速度；時(shí)，吸附速度等于脫附速度； 氣體分子在固體表面的凝結(jié)速度正比于該組分的氣相氣體分子在固體表面的凝結(jié)速度正比于該組分的氣相分壓分壓； 吸附在固體表面的氣體分子之間無作用力。吸附在固體表面的氣體分子之間無作用力。7.2.1 氣體吸附平衡Freundlich吸附等溫方程吸附等溫方程1/nqKpn值越大值越大，等溫線與線性偏離大，變成非線性等溫線。，等溫線與線性偏離大，變成非線性等溫線。 當(dāng)當(dāng)n10，變成矩形，是不可逆吸附。，變成矩形，是不可逆吸附。 參數(shù)參數(shù)K和和n依賴于依賴于平衡溫度平衡溫度，關(guān)系很復(fù)雜。，關(guān)系很復(fù)雜。 Freundlich方程是描述平衡的最早的方程是描

20、述平衡的最早的經(jīng)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式關(guān)系式之一，之一，其表達(dá)式：其表達(dá)式：7.2.1 氣體吸附平衡1/1/1nnsqKpqKpLangmuir和和Freundlich方程結(jié)合起來，稱方程結(jié)合起來，稱為為LangmuirFreundlich方程方程：該式該式純屬經(jīng)驗(yàn)純屬經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。關(guān)系。LangnluirFreundlich方程方程7.2.1 氣體吸附平衡1/ nqKp例例7-1 純甲烷氣體在活性炭上的吸附平衡數(shù)據(jù)如下純甲烷氣體在活性炭上的吸附平衡數(shù)據(jù)如下：q /cm3(STP)CH4 /g活性炭45.591.5113121125126126P=PCH4 /kPa275.81137.62413.23757

21、.65240.06274.26687.9吸附溫度吸附溫度 296 K，擬合，擬合方程方程為：（為：（a）Freundlich 方程；方程；（b）Langmuir 方程。哪個(gè)方程擬合更好些？方程。哪個(gè)方程擬合更好些？解：解：將等溫方程線性化，使用線性方程回歸方法得到常數(shù)。將等溫方程線性化，使用線性方程回歸方法得到常數(shù)。（a）Freundlich（b）LangmuirmmqpKqqp17.2.1 氣體吸附平衡由（由（a）式擬合得：）式擬合得： K=8.979, n=3.225, 故故Freundlich 方程為：方程為： 3101. 0979. 8pq 例例7-1，解：，解：由（由（b）式擬合得：

22、式擬合得：1/qm=0.007301，1/qmK=3.917，qm=137.0，K=0.001864，故Langmuir 方程為： 0.255310.001864pqp7.2.1 氣體吸附平衡兩個(gè)等溫線預(yù)測(cè)的兩個(gè)等溫線預(yù)測(cè)的q值如下：值如下：p/kPaq/ cm3 (STP) CH4/g活性炭實(shí)驗(yàn)值FreundlichLangmuir27645.551.346.5113891.579.693.124131131011123758121115120524012512812462741261351266688126138127例例7-1從表中數(shù)據(jù)可看出，從表中數(shù)據(jù)可看出， Langmuir 方程比

23、方程比Freundlich 方程擬合結(jié)果好得多。平均方程擬合結(jié)果好得多。平均偏差偏差為為1.0%和和8.64%，其原因是其原因是Langmuir 方程在高方程在高壓下壓下q趨于趨于漸近值漸近值，與實(shí)測(cè)與實(shí)測(cè)數(shù)數(shù)據(jù)類型相據(jù)類型相吻合吻合。7.2.1 氣體吸附平衡（1 1）擴(kuò)展）擴(kuò)展Langmuir方程方程,11iiim injjjK pqqK p 假設(shè)各組分互不影響，假設(shè)各組分互不影響，Langmuir方程用于含方程用于含n個(gè)組分個(gè)組分的混合物，組分的混合物，組分i的吸附量為：的吸附量為：3.氣體混合物吸附平衡7.2.1 氣體吸附平衡例7-2CH4(A)和和CO(B)在在294K的的Langmu

24、ir常數(shù)如下：常數(shù)如下：氣 體qm / cm3 (STP) CH4/gK /kPa-1CH4133.40.001987CO126.10.000905用擴(kuò)展用擴(kuò)展Langmuir預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)CH4和和CO氣體混合物的比吸附體積氣體混合物的比吸附體積(STP)。已知吸附溫度已知吸附溫度294K；總壓；總壓2512kPa；組成：；組成： CH4 69.6%(mol)，CO 30.4%(mol)。7.2.1 氣體吸附平衡例7-2，解：pA= yA p = 0.6962512 = 1748( kPa)pB= yB p = 0.304 2512 = 763.6( kPa)3133.4(0.001987)(17

25、48)89.7()/10.001987(1748)(0.000905)(763.6)AqcmSTPg,11iiim injjjK pqqK p7.2.1 氣體吸附平衡同理得：同理得： qB =16.9 cm3 (STP) /g總吸附量：總吸附量：q = qA +qB =106.6計(jì)算吸附相組成：計(jì)算吸附相組成：xA = 89.7/106.6 =0.841 xB = 16.9 /106.6=0.159說明說明擴(kuò)展擴(kuò)展Langmuir 方程對(duì)該物系有相當(dāng)好的方程對(duì)該物系有相當(dāng)好的預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)結(jié)果。結(jié)果。實(shí)驗(yàn)值計(jì)算值總吸附量/ cm3 (STP) /g114.1106.6吸附質(zhì)的mol分?jǐn)?shù)：CH40.8

26、670.841CO0.1330.1597.2.2 液相吸附平衡液相吸附的機(jī)理液相吸附的機(jī)理比氣相復(fù)雜。影響液相吸附機(jī)理的因比氣相復(fù)雜。影響液相吸附機(jī)理的因素除了素除了溫度溫度、濃度濃度和和吸附劑的結(jié)構(gòu)性能吸附劑的結(jié)構(gòu)性能外，外，溶質(zhì)和溶溶質(zhì)和溶劑的性質(zhì)劑的性質(zhì)對(duì)其吸附等溫線的形狀都有影響。對(duì)其吸附等溫線的形狀都有影響。7.2.2 液相吸附平衡1. 液相吸附等溫線液相吸附等溫線Giles 研究了研究了一批有機(jī)溶一批有機(jī)溶劑組成劑組成的溶液，按吸附的溶液，按吸附等溫線離原點(diǎn)最近一段等溫線離原點(diǎn)最近一段曲線的斜率變化，可將曲線的斜率變化，可將液相吸附等溫線分成液相吸附等溫線分成四四類類，如圖，如圖7

27、7所示。所示。7.2.2 液相吸附平衡1. 液相吸附等溫線液相吸附等溫線n圖圖7-7吸附等溫線形狀吸附等溫線形狀的變化與的變化與吸附吸附層層分子和分子和溶液中分子溶液中分子的的相互作用相互作用有關(guān)。有關(guān)。如果溶質(zhì)形成如果溶質(zhì)形成單層吸附單層吸附，它，它對(duì)溶對(duì)溶液中溶質(zhì)液中溶質(zhì)分子的分子的引力較弱引力較弱，則曲，則曲線有一段較長的線有一段較長的平坡線段平坡線段。如果如果吸附層吸附層對(duì)溶液中對(duì)溶液中溶質(zhì)分子溶質(zhì)分子有有強(qiáng)烈的吸引力強(qiáng)烈的吸引力，則曲線陡升。，則曲線陡升。圖中圖中H2、L3、Sl，L4和和S2這五種曲這五種曲線與線與Brunauer氣相氣相吸附等溫線吸附等溫線相當(dāng)相當(dāng)。H2L3SlL

28、4S27.2.2 液相吸附平衡2. 吸附等溫方程吸附等溫方程吸附類型 吸附等溫方程 應(yīng)用 單溶質(zhì)、低濃度溶液的吸附 Langmuir方程 Freundlich方程 有機(jī)物或水溶液的脫色，環(huán)保中生化處理后污水中總有機(jī)氮的脫除。 多溶質(zhì)、低濃度 溶液的吸附 擴(kuò)展的Langmuir方程LangmuirLangmuirmax1eeeb qCqb C 1/neeqk CFreundlichFreundlich7.3.2 外擴(kuò)散傳質(zhì)過程外擴(kuò)散傳質(zhì)過程7.3.3 顆粒內(nèi)部傳質(zhì)過程顆粒內(nèi)部傳質(zhì)過程7.3.1 吸附機(jī)理吸附機(jī)理 吸附速度：單位時(shí)間、單位吸附劑的吸附量 吸附速度V決定了廢水和吸附劑的接觸時(shí)間，V越大，則接觸時(shí)間越短，所需設(shè)備容積就越小，反之亦然。 tqV/ min)/( gg 吸附過程一般分為3個(gè)階段： 1.液膜擴(kuò)散（顆粒外部擴(kuò)散）階段 2.顆粒內(nèi)部擴(kuò)散階段 3.吸附反應(yīng)階段：吸附質(zhì)被吸附在細(xì)孔內(nèi)表面上。 吸附反應(yīng)速度非?？欤琕主要取決于第I、II階段速度，而顆粒外部擴(kuò)散速度（液膜擴(kuò)