第十二章-----吸附.ppt

第十二章吸附概述,吸附现象：当气体与清洁的固体表面接触时，在固体表面上气体的浓度高于气相吸附质：被吸附的气体吸附剂：吸附气体的固体吸附作用力：通过氢键、偶极矩作用、范德华力和化学键等多种化学作用和物理化学作用，使得吸附质被吸附在吸附剂表面。,第二章吸附作用,基本概念,吸附是利用某些固体能够从流体混合物中选择性地凝聚一定在其表面上的能力，是混合物中的组分彼此分离的单元操作远程。,第十二章物理吸附与化学吸附,第二章吸附作用,按作用力不同，吸附可分为物理吸附和化学吸附两类。先物理吸附，后化学吸附,物理吸附是由分子间作用力，即vanderWalls力所产生。由于这种力较弱，故对分子结构影响不大，所以可把物理吸附类比为凝聚现象,化学吸附力属于化学键力（静电与共价键力）。由于此种力作用强，所以对吸附分子的结构影响较大。吸附质分子与吸附中心间借此种力形成吸附化学键。化学吸附类似化学反应,第十二章物理吸附与化学吸附,第二章吸附作用,（1）活性炭由木炭、坚果壳、煤等含碳原料经碳化与活化制得，其吸附性能取决于原始成碳物质以及碳化、活化等的操作条件。（2）硅胶它是一种坚硬的由无定形的SiO2构成的多孔结构的固体颗粒，主要用于气体干燥、气体吸收、液体脱水、色谱分析和催化剂等。（3）活性氧化铝活性氧化铝对水有很强的吸附能力，主要用于液体与气体的干燥。（4）分子筛分子筛是近几十年发展起来的沸石吸附剂，沸石有天然沸石和合成沸石两类。,第十二章常用吸附剂种类,恒温、恒压下表面能的影响因素：dG=dA+Ad自由能越低，体系越稳定。等温等压下要使液体自由能降低，即dG0有两个途径：1）缩小液体表面积：dA0；2）降低液体表面张力：d0。,第十二章吸附原理,吸附量通常有两种表示方法：,(2)单位质量的吸附剂所吸附气体物质的量,(1)单位质量的吸附剂所吸附气体的体积,体积要换算成标准状况(STP),第十二章吸附量的表示,对于一定的吸附剂与吸附质的系统，达到吸附平衡时，吸附量是温度和吸附质压力的函数，即：,通常固定一个变量，求出另外两个变量之间的关系，例如：,(1)T=常数，q=f(p)，称为吸附等温式,(2)p=常数，q=f(T)，称为吸附等压式,(3)q=常数，p=f(T)，称为吸附等量式,第十二章吸附量与温度、压力关系,吸附等温线,样品脱附后，设定一个温度，如253K，控制吸附质不同压力，根据石英弹簧的伸长可以计算出相应的吸附量，就可以画出一根253K的吸附等温线，如图所示,用相同的方法，改变吸附恒温浴的温度，可以测出一组不同温度下的吸附等温线。,第十二章吸附等温线,等压线,等量线,从吸附等温线画出等压线和等量线,从吸附等温线可以反映出吸附剂的表面性质、孔分布以及吸附剂与吸附质之间的相互作用等有关信息。,常见的吸附等温线有如下5种类型：(图中p/ps称为比压，ps是吸附质在该温度时的饱和蒸汽压，p为吸附质的压力),第十二章吸附等温线的类型,()在2.5nm以下微孔吸附剂上的吸附等温线属于这种类型。,例如78K时N2在活性炭上的吸附及水和苯蒸汽在分子筛上的吸附。,第十二章吸附等温线的类型,()常称为S型等温线。吸附剂孔径大小不一，发生多分子层吸附。,在比压接近1时，发生毛细管凝聚现象。,第十二章吸附等温线的类型,()这种类型较少见。当吸附剂和吸附质相互作用很弱时会出现这种等温线。,如352K时，Br2在硅胶上的吸附属于这种类型。,第十二章吸附等温线的类型,()多孔吸附剂发生多分子层吸附时会有这种等温线。在比压较高时，有毛细凝聚现象。,例如在323K时，苯在氧化铁凝胶上的吸附属于这种类型。