吸附热力学-吸附等温线.ppt

吸附过程及应用
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第一章吸附及吸附过程
(1) 吸附等温线
(2) 吸附等压线
(3) 吸附等量线
(4) 吸附等温方程
(5) 吸附热
吸附热力学
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(2) 吸附等压线
在吸附压力恒定时,吸附量随吸附温度的变化而变化,可得到吸附等压线(adsorption isobar) 。
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q
(2) 吸附等压线
物理吸附等压线
物理吸附的等压线
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(2) 吸附等压线
水在A型硅胶上吸附等压线
水在某自制吸附剂上吸附等压线
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(2) 吸附等压线
由图可见,无论是物理吸附或是化学吸附,在一定温度范围内吸附量均随着温度升高而下降。
如右图为氢在金属镍上的吸附等压线。
在此曲线最低点前进行物理吸附,最高点后进行化学吸附,最低点与最高点间为物理吸附向化学吸附的转变区域,为非平衡吸附。
氢在镍上的吸附等压线
但是,若气体在固体表面上低温进行物理吸附,高温又发生化学吸附,等压线可能出现转折,形成最高点和最低点。
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(3) 吸附等量线
如保持吸附量恒定,以平衡压力对吸附温度作图,就可以得到吸附等量线(adsorption isostere) 。
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q1 q2 q3
(3) 吸附等量线
物理吸附的等量线
物理吸附的等量线
p
T
q1 >q2 > q3
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(4) 吸附等温方程
1)Henry吸附式
气体在液体中的溶解度与气体的分压成正比(一定温度下),这就是亨利定律。
在吸附过程中,吸附量与压力(或浓度)成正比。这和气体在溶液中的溶解是相同的,故称为亨利吸附式。 k是Henry常数。 q = kp
任何等温线在低压时都接近直线,都近似符合Henry吸附式。
而且只限于吸附量占形成单分子层吸附量的10%以下,即吸附剂表面最多只有10%的表面被吸附物质的分子所覆盖,才能适用这个公式。
这个公式作为吸附等温线的近似公式常用于化学工程中的吸附操作计算。
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2) Freundlich吸附式
假定在非均匀表面上发生吸附,也可以从理论上(经典统计力学)推导出Freundlich吸附式。
,所以采用了他的名字命名。 Freundlich吸附温式是经验公式。
q是单位质量固体上吸附的气体质量, P是气体的平衡压力。
常数k和 n依赖于吸附剂、吸附质的种类和吸附温度。
常数n反映了吸附作用的强度, k与吸附相互作用、吸附量有关。
或
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2) Freundlich吸附等温式
常数n一般在2~3之间;但当温度升高时,n接近l, Freundlich吸附等温式就成为Henry式。
在对数座标纸上以q和x作图,便可一条直线。
直线斜率1/~,则表示吸附容易进行;
超过2则表示吸附很难进行。
或
1/n较大则采用连续吸附,反之采用间歇吸附。
Freundlich吸附等温式适用的范围,一般来说比Langmuir吸附等温式要大一些。与Langmuir公式一样,既适用于物理吸附又适用于化学吸附。