吸附基本概念

第一講吸附基本概念1.1.1發(fā)展歷史

吸附劑及其應(yīng)用的發(fā)展：

1773年，木炭吸附氣體，沸石分子篩的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用新型有序介孔材料。

吸附理論的發(fā)展：

1917年，Langmuir方程；

BET方程、Kelvin方程、DA方程等。1.1.2基本概念

吸附吸附（adsorption）是指在固相－氣相、固相－液相、固相－固相、液相－氣相、液相－液相等體系中，某個相的物質(zhì)密度或溶于該相中的溶質(zhì)濃度在界面上發(fā)生改變（與本體相不同）的現(xiàn)象。

吸附劑（Adsorbent）具有吸附作用的物質(zhì)。吸附質(zhì)（adsorbate）被吸附的物質(zhì)。吸附劑與吸附質(zhì)1.1.2基本概念

吸附等溫線（adsorptionisotherm）溫度一定時，吸附量與壓力（氣相）或濃度（液相）的關(guān)系。

吸附等壓線（adsorptionisobar）壓力一定時，吸附量與溫度的關(guān)系。

吸附定量線（adsorptionisostere）吸附量一定時，壓力與溫度的關(guān)系。

吸附質(zhì)離開界面引起吸附量減少的現(xiàn)象稱為脫附（desorption）。理想表面非理想表面

固體表面MCM-41有序介孔材料的透射電鏡圖（TEM）

活性炭的TEM圖（椰殼基和石油焦基）孔IUPAC

分類：微孔（micropore）:<2.0nm中孔

(mesopore):2.0-50nm大孔

(macropore):>50nm

1.6密度

真密度：質(zhì)量除以不包括孔容積（但包括閉孔孔容）在內(nèi)的體積得到的密度。表觀密度：質(zhì)量處以包括孔容積在內(nèi)的體積得到的密度。容積密度（堆密度）：質(zhì)量處以包含粉末粒子間隙的體積得到的密度。

真密度測量參考文獻1、F.Rouquerol,J.Rouquerol,K.Sing,Adsorptionbypowdersandporoussolids,AcademicPress,19992、DuongD.Do.Adsorptionanalysis:equilibriaandkinetics.ImperialCollegePress,19983、J.Toth.Adsorptiontheory,modeling,andanalysis.NewYork:MarcelDekker,Inc,2002,175葉振華，化工吸附分離工程，1992R.T.Yang,吸附法氣體分離，1991嚴(yán)繼民，吸附與凝聚，1986色散力偶極子作用四極子作用1.2吸附作用范德華力（vanderwaals

）靜電力氫鍵表面修飾勢能曲線U(r)

Lenard－Jones公式色散力2.2偶極子相互作用色散力>偶極子作用>四極子作用

r-32.3四極子相互作用在吸附質(zhì)和吸附劑之間或吸附劑相互之間也產(chǎn)生靜電引力或斥力。當(dāng)固體表面有酸性位或堿性位時，表面就帶正電荷或負(fù)電。這種表面在溶液中就會發(fā)生離子交換。靜電力

氫鍵

羥基-OH、羧基-COOH、磺酸基-SO3H、氨基-NH2

等官能團

HO、S、N、F、Cl氫鍵作用力是范德華力的5-10倍。表面修飾活性炭BY-2化學(xué)改性后的表面性質(zhì)和儲氫容量樣品BY-2BY-2-HNO3BY-2-H3PO4BY-2-NH3H2OBY-2-HFn(mmol/g)a3.483.502.863.613.67(m2/g)19641834179420612001灰分含量(%)3.921.040.983.921.9孔容(cm3/g)0.981.000.921.011.04m(總含氧官能團)mmol/g2.273.462.151.091.59m(-COOH)0.481.351.360.440.89m(-COOR)0.480.170.070.340.02m(酚羥基)1.271.810.700.280.02m(醌型羰基)0.040.130.0230.030.66氧氣在活性炭上吸附等溫線1.3吸附等溫線n=f(T，p)3.1吸附等溫線的類型

等溫線的形狀反應(yīng)了固體表面性質(zhì)、孔結(jié)構(gòu)和氣－固分子之間的作用力的特性。Ⅰ型等溫