吸附动力学简介

1、吸附动力学简介简介l基本概念l准一级动力学模型l准二级动力学模型基本概念l物理吸附 物理吸附也称范德华吸附，它是由吸附质和吸附剂分物理吸附也称范德华吸附，它是由吸附质和吸附剂分子间作用力所引起。吸附剂表面的分子由于作用力没有平衡而保留有子间作用力所引起。吸附剂表面的分子由于作用力没有平衡而保留有自由的力场来吸引吸附质，由于它是分子间的吸力所引起的吸附，所自由的力场来吸引吸附质，由于它是分子间的吸力所引起的吸附，所以结合力较弱，吸附热较小，吸附和解吸速度也都较快。被吸附物质以结合力较弱，吸附热较小，吸附和解吸速度也都较快。被吸附物质也较容易解吸出来，所以物理吸附在一定程度上是可逆的。也较容易解吸

2、出来，所以物理吸附在一定程度上是可逆的。l化学吸附 吸附质分子与固体表面原子（或分子）发生电子的转移、吸附质分子与固体表面原子（或分子）发生电子的转移、交换或共有，形成吸附化学键的吸附。由于固体表面存在不均匀力场，交换或共有，形成吸附化学键的吸附。由于固体表面存在不均匀力场，表面上的原子往往还有剩余的成键能力，当气体分子碰撞到固体表面表面上的原子往往还有剩余的成键能力，当气体分子碰撞到固体表面上时便与表面原子间发生电子的交换、转移或共有，形成吸附化学键上时便与表面原子间发生电子的交换、转移或共有，形成吸附化学键的吸附作用。的吸附作用。l吸附过程的动力学研究主要是用来描述吸附剂吸附溶质的速率快慢

3、，吸附过程的动力学研究主要是用来描述吸附剂吸附溶质的速率快慢，通过动力学模型对数据进行拟合，从而探讨其吸附机理。通过动力学模型对数据进行拟合，从而探讨其吸附机理。准一级动力学反应l在准一级动力学反应中在准一级动力学反应中, ,吸附质从溶液中到达吸附吸附质从溶液中到达吸附剂表面是受扩散步骤控制剂表面是受扩散步骤控制, ,吸附剂表面有只有一种结吸附剂表面有只有一种结合位点。合位点。lln(qe-qt) = lnqe-k1tl尽管一级动力学模型已经广泛地用于各种吸附过程尽管一级动力学模型已经广泛地用于各种吸附过程, ,但它却有局限性。一级线但它却有局限性。一级线性图是由性图是由lnln ( ( qc

4、qc -qt-qt ) ) 对时间作图对时间作图, ,因此必须先得到因此必须先得到qcqc值值, , 但在实际的吸附系统但在实际的吸附系统中中, , 可能由于吸附太慢可能由于吸附太慢, , 达到平衡所需时间太长达到平衡所需时间太长, ,因而不可准确测得其平衡吸附因而不可准确测得其平衡吸附量量qcqc值值, ,因此因此, ,它常常只适合于吸附初始阶段的动力学描述它常常只适合于吸附初始阶段的动力学描述, ,而不能准确地描述吸而不能准确地描述吸附的全过程附的全过程 准二级动力学反应l是基于假定吸附速率受化学吸附机理的控制这种是基于假定吸附速率受化学吸附机理的控制这种吸附涉及到吸附质与吸附剂之间电子对

5、公用或转吸附涉及到吸附质与吸附剂之间电子对公用或转移。吸附质从溶液中到达吸附剂表面化学吸附机移。吸附质从溶液中到达吸附剂表面化学吸附机理控制的理控制的,吸附剂表面有两种结合位点。吸附剂表面有两种结合位点。l符合二级模型则说明吸附动力学主要是受化学作符合二级模型则说明吸附动力学主要是受化学作用所控制用所控制,而不是受物质传输步骤所控制而不是受物质传输步骤所控制 l 颗粒内扩散模型l 颗粒内扩散模型最早由weber 等提出，其表达式为： qt=kptl式中，kp 为颗粒内扩散速率常数，mg(gmin1/2)-1，kp值越大，吸附质越易在吸附剂内部扩散，由qtt1/2 的线形图的斜率可得到kp.根据内部扩散方程，以qt对t