几种吸附等温线动力学模型汇总$.
吸附等温线的3种类型 -回复
吸附等温线是指在恒定温度下，气体或其他物质与固体表面相互作用形成的等温线。
吸附等温线的类型取决于吸附过程中物质分子与固体表面之间的相互作用力，主要有3种类型，分别是单层吸附、多层吸附和准吸附。
下面将分别介绍这3种类型的吸附等温线特点。
1. 单层吸附单层吸附是指吸附分子只吸附在固体表面形成单层吸附层的吸附现象。
在单层吸附情况下，吸附分子与固体表面之间的相互作用力非常强，因此吸附等温线呈现出急剧上升的特点。
在低压下，吸附等温线随着压力的增加迅速上升，但一旦达到一定压力，吸附等温线会迅速趋于平缓，并最终趋于饱和。
单层吸附通常发生在活性吸附剂上，如活性炭对气体的吸附作用。
2. 多层吸附多层吸附是指吸附分子在固体表面形成多层吸附层的吸附现象。
多层吸附情况下，吸附分子与固体表面的相互作用力较弱，因此吸附等温线呈现出逐渐上升的趋势。
在低压下，吸附等温线随着压力的增加而逐渐上升，且不会出现迅速趋于平缓的情况。
多层吸附通常发生在非活性吸附剂上，如硅胶对水蒸汽的吸附作用。
3. 准吸附准吸附是介于单层吸附和多层吸附之间的一种吸附类型。
在准吸附情况下，吸附分子与固体表面的相互作用力介于单层吸附和多层吸附之间，呈现出吸附等温线先快速上升后逐渐趋于平缓的特点。
准吸附通常发生在具有一定孔隙结构的吸附剂上，如活性炭对大分子有机物的吸附作用。
总结吸附等温线的类型取决于吸附过程中物质分子与固体表面之间的相互作用力，主要有单层吸附、多层吸附和准吸附三种类型。
单层吸附呈现出急剧上升、迅速趋于饱和的特点；多层吸附呈现出逐渐上升的趋势；而准吸附则介于单层吸附和多层吸附之间，呈现出先快速上升后逐渐趋于平缓的特点。
了解吸附等温线的类型有助于我们深入理解吸附过程及其在实际应用中的作用，为吸附技术的研究和应用提供重要参考依据。
吸附等温线是研究吸附过程中物质分子与固体表面相互作用的重要方法之一。
吸附等温线的类型取决于吸附过程中物质分子与固体表面之间的相互作用力，主要有单层吸附、多层吸附和准吸附三种类型。
吸附平衡与动力学研究常用模型介绍
方程：
动力学模型
一级可逆反应动力学模型
假设条件：吸附过程是一级可逆反应机理
A B
d d B C d t d A k 1 C 0 C t A k 2 0 C B k 1 0 C A 0 C A 0 X A k 2 0 C B 0 C B 0 X B
平衡条件： KC
k2t
动力学模型
Boyd model(外扩散速率控制模型）(6)
假设条件：吸附阻力全部集中在吸附剂颗粒 边界
方程： F t 1 6 2 n 1 n 1 2 ex n 2 p B t
F(t)：达到平衡的比例； F(t)=q/qe Bt: 关于F(t)的一个函数
F(t)>0.85 F(t)<0.85
二参数模型
BET Model
假设：吸附剂吸附吸附质为多层吸附，吸附剂表面 均一，吸附质之间没有作用力
方程： q e q m( ax e C C s)[ B (1 e B 1 C C ) eC (* s)]
常用于气相吸附，液相相对较少。
三参数模型
Sips isotherm(4)
是朗格缪尔模型的改进型，引入参数γ,应用范围更
Eo：为特征能量，由此可判断吸附过程为化学 （Eo >40kJ/mol) 还是物理过程（Eo <16kJ/mol)
二参数模型
DR方程的特征曲线？？？
One of the best feature of the DR equation lies on the fact that it is temperature-dependent. If the adsorption data at different temperatures are plotted as the logarithm of the amount adsorbed versus the square of potential energy , all the suitable data shall in general lie on the same curve, called as the characteristic curve.
吸附等温线及动力学
V:样品实际吸附量；Vm:单层饱和吸附量；
C:与样品吸附能力有关的常数。 从上式可以看出，BET方程建立了单层饱和吸附量Vm与多层吸附量V之间的 数量关系，为比表面积测定提供了很好的理论基础。
BET方程实际上基于下面两个假设：
1. BET方程是建立在Langmuir吸附理论基础上的，但同时还认为：物理吸附 为分子间力，被吸附的分子与气相分子之间仍有此种力，故可发生多层吸附， 多层吸附与气体的凝聚相似。
度和可信度高，特别适合科研及生产单位使用。
2、孔径分布测定
（1）孔径分布介绍 超微粉体颗粒的微观特性不仅表现为表面形状的不同，很多还存在孔结构。 孔的大小、形状及数量对比表面积测定结果有很大的影响，同时材料的孔体积
大小及孔径分布规律对材料本身的吸附、催化剂稳定性等有很大影响。因此，
测定孔容积大小及孔径分布规律成为粉体材料性能测试的又一大领域，通常与 比表面积测定密切相关。
N2因其易获得性和良好的可逆吸附特性，成为最常用的吸附质。通过这种方法测 定的比表面积称之为“等效”比表面积。所谓“等效”的概念是指：样品的表面
积是通过其表面密排包覆（吸附）的氮气分子数量和分子最大截面积来表征的。
实际测定出氮气分子在样品表面平衡饱和吸附量(V)，通过不同理论模型计算出单 层饱和吸附量(Vm)，进而求出分子个数，采用表面密排六方模型计算出氮气分子 等效最大横截面积(Am)，即可求得被测样品的比表面积。计算公式如下：
Ce C 1 e qe qmax qmax K L
式中，Ce为溶液的平衡浓度，mg/L, qmax为最大吸附量（饱和），mg/g，KL
为与键合位点的亲和力及吸附能有关的Langmuir常数, L/g，
Langmuir 分子吸附模型对于当固体表面的吸附作用相当均匀，且吸附限于单分 子层时，能够较好地代表实验结果。但是由于它的假定是不够严格的，因而具有 相当的局限性。
吸附等温线及动力学
运用数学和统计方法对数据进行分 析，包括等温线模型的拟合、动力 学参数的计算等，以揭示吸附过程 的本质和规律。
结果展示和讨论要点
结果展示
将实验数据和分析结果以图表、表格和文字等形式进行展示，使得结果更加直观和易于理解。
讨论要点
对实验结果进行讨论和解释，包括吸附等温线的形状、吸附量和吸附强度等参数的变化规律及其影响因素，以及 动力学模型对实验结果的预测和解释能力等。同时，还可以探讨实验结果在实际应用中的意义和价值，以及未来 研究的方向和展望。
展的重要趋势。
复杂体系吸附研究
针对复杂体系的吸附行为研究将成为未来 发展的重要方向，包括多组分竞争吸附、 动态吸附等方面的研究。
跨学科交叉融合
随着计算机科学、人工智能等领域的快速 发展，未来有望通过跨学科交叉融合为吸 附领域的研究和应用带来新的突破。
THANKS
感谢观看
活化能计算
通过实验数据拟合得到活化能值，可用于评估 吸附过程的难易程度。
影响因素
温度、吸附剂性质、表面结构等均可影响活化能的大小。
03
吸附等温线实验方法与数 据处理
实验方法设计原则和实施步骤
设计原则
确保实验条件的一致性和可重复 性，选择合适的吸附剂和被吸附 物质，以及确定合适的温度、压 力和浓度范围。
影响因素
温度、压力（或浓度）、吸附剂性质（如比表面积、孔径分布等）、吸附质性 质（如分子量、极性等）以及共存物质等都会影响吸附等温线的形状和位置。
实验条件选择
为了获得准确可靠的吸附等温线数据，需要选择合适的实验条件，如温度范围、 压力（或浓度）范围、吸附剂和吸附质的用量、接触时间以及分析方法等。同 时，还需要进行多次重复实验以减小误差。
吸附热力学及动力学的研究
吸附热力学及动力学的研究摘要：杂乱无章的实验数据, 不经过数学处理, 得不到能够描述它们的模型，其本身无论在科学理论上，还是在应用技术上都没有太大的实际意义。
本文综述了近些年来在液固吸附理论研究领域对吸附等温线，吸附热力学及吸附动力学的研究进展。
论述5 种类型吸附等温线，总结了热力学中△H 、△G 、△S 的几种求算方法，以及5种吸附动力学的模型，从而，为吸附实验数据的处理和模型优选,，提供依据。
关键字：吸附 等温曲线 热力学 动力学1吸附等温曲线吸附等温曲线是指在一定温度下溶质分子在两相界面上进行的吸附过程达到平衡时它们在两相中浓度之间的关系曲线。
在一定温度下, 分离物质在液相和固相中的浓度关系可用吸附方程式来表示。
作为吸附现象方面的特性有吸附量、吸附强度、吸附状态等, 而宏观地总括这些特性的是吸附等温线.[1]1.1Langmuir 型分子吸附模型Langmuir 吸附模型是应用最为广泛的分子吸附模型,Langmuir 型分子吸附模型[2]就是在Langmuir 吸附模型的基础上,研究者就Langmuir 吸附模型的局限性进行了改进、发展,形成了一系列的分子吸附模型。
1. 1.1 Langmuir 分子吸附模型Langmuir 分子吸附模型是根据分子间力随距离的增加而迅速下降的事实,提出气体分子只有碰撞固体表面与固体分子接触时才有可能被吸附,即气体分子与表面相接触是吸附的先决条件。
并做如下假定: ①气体只能在固体表面上呈单分子层吸附; ②固体表面的吸附作用是均匀的; ③被吸附分子之间无相互作用。
所以Langnuir 等温吸附方程[3 ]cK c q q d m +≡或cK c K q q b b m +≡1 (1)其中,qm 为饱和吸附容量,Kd 为吸附平衡的解离常数,Kb 为结合常数( = 1/ Kd) 。
Langnuir 分子吸附模型对于当固体表面的吸附作用相当均匀,且吸附限于单分子层时,能够较好的代表试验结果。
常见吸附等温曲线的类型及其理论分析
contents
目录
• 吸附等温线的基本概念 • 常见吸附等温曲线类型 • 吸附等温曲线理论分析 • 吸附等温曲线在实践中的应用 • 吸附等温曲线的发展趋势与展望
01
吸附等温线的基本概念
定义与分类
定义
吸附等温线是指在一定的温度下，吸 附剂对气体分子的吸附量与气体压力 之间的关系曲线。
吸附等温曲线的调控和优化。
吸附等温曲线理论模型的改进与发展
1 2 3
多分子层吸附模型
在传统的单分子层吸附模型基础上，发展多分子 层吸附模型，能够更准确地描述复杂吸附等温曲 线。
统计热力学模型
结合统计热力学理论，建立更为精确的吸附等温 曲线理论模型，以解释实验数据并预测新体系的 吸附行为。
机理导向模型
气体分子性质
气体分子的性质如分子大小、 极性、扩散系数等也会影响吸
附等温线的形状和位置。
02
常见吸附等温曲线类型
Ⅰ型吸附等温线
总结词
表示单层饱和吸附，吸附量随相对压力的增加而增加，直至接近饱和压力。
详细描述
Ⅰ型吸附等温线是典型的物理吸附等温线，表示吸附剂表面完全被吸附质覆盖， 形成单分子层吸附。在相对压力较低时，吸附量随相对压力的增加迅速增加， 当接近饱和压力时，吸附量增长速度减缓。
VS
详细描述
D-R理论假设气体分子在固体表面形成单 分子层吸附，同时考虑了气体分子在固体 表面和孔内的吸附。该理论可以用来计算 孔径分布和孔体积等参数。
04
吸附等温曲线在实践中 的应用
在气体分离中的应用
分离空气中的氧气和氮气
利用吸附等温曲线，可以找到最佳的吸附剂和操作条件，将空气中的氧气和氮气进行有 效分离。
六种吸附等温线
六种吸附等温线吸附等温线指的是描述吸附物向吸附剂表面吸附的过程中，在一定温度下吸附剂吸附的物质与吸附物的浓度之比关系的一种曲线。
在实际应用中，了解不同物质在不同环境下的吸附等温线可以帮助我们更好的掌握吸附过程，并为吸附材料的制备和选择提供科学依据。
下文将介绍六种常见的吸附等温线类型，以及它们在吸附领域中的应用。
1. Langmuir 吸附等温线 Langmuir 吸附等温线是最早被提出的吸附等温线模型之一，它建立在该模型中吸附剂表面的活性位置均相等，且没有相互作用的假设基础上。
该模型描述的是在一定温度下，吸附物与空气接触时，随着吸附剂中物质含量的增加，吸附物质的吸附量也会增加，但最终吸附量会趋于平稳。
Langmuir 吸附等温线适用于描述单一吸附物种，其应用范围包括水净化、气体吸附和有机溶剂去除等领域。
2. Freundlich 吸附等温线 Freundlich 吸附等温线是一种较为常见的吸附等温线模型。
它建立在该模型中吸附物与吸附剂表面的相互作用有关，即存在相互吸引作用的基础上。
在 Freundlich 吸附等温线模型中，随着吸附物质浓度的增加，吸附量会呈指数级增加，但与 Langmuir 模型不同的是，吸附量仍会持续增加。
Freundlich 吸附等温线适用于半可逆和不可逆吸附、化学和物理吸附等领域的分离和净化过程。
3. Temkin 吸附等温线 Temkin 吸附等温线是针对在高浓度时不符合 Langmuir 模型的吸附物种提出的吸附等温线模型。
该模型假设吸附位在高浓度时，吸附剂表面的作用特性发生了变化，因此随着浓度增加，吸附平衡常数的值起初会增加，但最终会降低。
Temkin 吸附等温线适用于描述多元件化合物的吸附分离等领域的物质吸附过程。
4. BET 吸附等温线 BET 吸附等温线是一种建立在Brunauer-Emmett-Teller 等效吸附剂表面积和 Langmuir 模型的基础之上的吸附等温线模型。
吸附等温线及动力学资料
Sg
Vm NAm 22400W
1018 (m2
/
g)
式中，Sg: 被测样品比表面积（m2/g） Vm:标准状态下氮气分子单层饱和吸附量(ml) Am:氮气分子等效最大横截面积（密排六方理论值Am = 0.162nm2） W:被测样品质量(g) N:阿伏伽德罗常数（6.021023）
将有关数据带人上式，得到氮气吸附法计算比表面积的基本公式：
N2因其易获得性和良好的可逆吸附特性，成为最常用的吸附质。通过这种方法测 定的比表面积称之为“等效”比表面积。所谓“等效”的概念是指：样品的表面
积是通过其表面密排包覆（吸附）的氮气分子数量和分子最大截面积来表征的。
实际测定出氮气分子在样品表面平衡饱和吸附量(V)，通过不同理论模型计算出单
层饱和吸附量(Vm)，进而求出分子个数，采用表面密排六方模型计算出氮气分子 等效最大横截面积(Am)，即可求得被测样品的比表面积。计算公式如下：
（3）直接对比法 直接对比法是利用连续流动法来测定吸附气体量，测定过程中需要选用标
准样品（经严格标定比表面积的稳定物质）。并联到与被测样品完全相同的测
试气路中，通过与被测样品同时进行吸附，分别进行脱附，测定出各自的脱附
峰。在相同的吸附和脱附条件下，被测样品和标准样品的比表面积正比于其峰
面积的大小。计算公式如下：
Sx
Ax A0
W0 Wx
S0
Sx:被测样品的比表面积；S0:标准样品的比表面积； Ax:被测样品脱附峰面积；A0：标准样品脱附峰面积； Wx:被测样品质量；W0：标准样品质量。
优点：无需实际标定吸附氮气量体积和进行复杂的理论计算即可求得比表面积； 测试操作简单，测试速度快，效率高。 缺点：当标样和被测样品的表面吸附特性相差很大时，如吸附层数不同，则测 试结果误差会较大。 直接对比法适用于与标准样品吸附特性相接近的样品测量，由于BET法具有更 可靠的理论依据，因此目前国内外更普遍认可BET法比表面积测定结果。
吸附动力学
一．单一化合物的吸附等温模型单一化合物的吸附等温模型是基于下述三种方法提出：1、Langmuir法：Langmuir于1918年提出这种方法，他假设吸附体系是处于动态平衡的，其中蒸发速率等于凝结速率；另外，公式是在单分子层吸附条件下推导出来的。
在Langmuir 法基础上又可推出其它的等温线模型，如Freundlich等温线，它的适用性有限；基于Langmuir模型的扩展而来的BET方程，虽适用于多分子层吸附，但是由于它的数学表达式过于复杂和它不能应用于临界条件下的吸附，所以很少用BET方程关联吸附数据，它主要用于吸附剂比表面积的计算。
2、Gibbs法：这种方法利用Gibbs 吸附等温线-Adπ+ndμ=0，式中π是铺展压力（即表面压力），A 是表面积，n是摩尔数，μ是化学位。
将Gibbs方程积分可求出等温线。
此方程的参数不易得到，使用不方便，在实际工程应用中很少用它。
3位势理论（势论）：Polanyi在1914年左右提出了他的势能模型。
他把吸附体系看成与行星的大气圈相类似，由于位势场的作用气体分子朝向固体表面逐渐变浓，因而Polanyi设想吸附力的作用范围远超过单个分子直径大小，而且这种吸附力不会因为有一层吸附物存在而被完全屏蔽掉。
因此，可认为在固体的表面外存在一个吸附势能场，气体分子“落入”势能场内就被吸附，形成一个包括多层分子的吸附空间。
若在固体表面的吸附空间中，把吸附势能相等的点连起来就可画出一系列等势能面，如图。
表面层截面图中虚线所示任何两个等势能面之间的空间都相应于一定体积。
这样对于给定的的气固体系而言，位势场ε和表面上方的体积W 之间有一定的关系W= f (ε)；这个函数实际上也是气体分子间的分布函数。
随着离开表面的距离增加，热能降低，而吸附层体积增大，热能从固体表面的最大值ε0降到吸附层最外端（气体体相）处为零，相应地吸附层从体积为零增大到整个吸附空间的总体积W 0。
（二）特性曲线Polanyi 还假定吸附势能在很广泛的温度范围内可视为与温度无关，即WT ⎪⎭⎫⎝⎛∂ε∂=0。
几种吸附等温线动力学模型汇总$
K LF Ce nLF qe 1 aLF Ce nLF
qe is the amount of solute adsorbed per unit weight of adsorbent (mg g-1), Ce is the equilibrium concentration of solute in the bulk solution (mg L-1). KLF, aLF, and nLF are the Slips constants.
Adsorbent: surface functional groups, surface area,
pHzpc, elemental composition, morphology, pore structure, particle size distribution, and other physical and chemical property.
“Sorption extends infinitely as adsorbate concentrations increase.”
Amount absorbed (mmol/g)
Equilibrium concentration (mmol/L)
Amount absorbed (mmol/g) Equilibrium concentration (mmol/L)
(establish one and change another one)
Sample after equilibrium (established parameter)
Amount absorbed (mmol/g)
Different temperature pH Ionic strength
吸附常用模型介绍
一级动力学模型
dq k1 ( qe q ) dt
边界条件：t = 0, q=0; t = t, q=q
lnqe q ln qe k1t
准一级动力学模型
k1 lgqe qt lg qe t 2.303
二级动力学模型
dq 2 k 2 qe q dt
其实，世上最温暖的语言，“ 不是我爱你，而是在一起。” 所以懂得才是最美的相遇！只有彼此以诚相待，彼此尊重，相 互包容，相互懂得，才能走的更远。 相遇是缘，相守是爱。缘是多么的妙不可言，而懂得又是多么的难能可贵。否则就会错过一时，错过一世！ 择一人深爱，陪一人到老。一路相扶相持，一路心手相牵，一路笑对风雨。在平凡的世界，不求爱的轰轰烈烈；不求誓 言多么美丽；唯愿简单的相处，真心地付出，平淡地相守，才不负最美的人生；不负善良的自己。 人海茫茫，不求人人都能刻骨铭心，但求对人对己问心无愧，无怨无悔足矣。大千世界，与万千人中遇见，只是相识的 开始，只有彼此真心付出，以心交心，以情换情，相知相惜，才能相伴美好的一生，一路同行。 然而，生活不仅是诗和远方，更要面对现实。如果曾经的拥有，不能天长地久，那么就要学会华丽地转身，学会忘记。 忘记该忘记的人，忘记该忘记的事儿，忘记苦乐年华的悲喜交集。 人有悲欢离合，月有阴晴圆缺。对于离开的人，不必折磨自己脆弱的生命，虚度了美好的朝夕；不必让心灵痛苦不堪， 弄丢了快乐的自己。擦汗眼泪，告诉自己，日子还得继续，谁都不是谁的唯一，相信最美的风景一直在路上。 人生，就是一场修行。你路过我，我忘记你；你有情，他无意。谁都希望在正确的时间遇见对的人，然而事与愿违时， 你越渴望的东西，也许越是无情无义地弃你而去。所以美好的愿望，就会像肥皂泡一样破灭，只能在错误的时间遇到错的人。 岁月匆匆像一阵风，有多少故事留下感动。愿曾经的相遇，无论是锦上添花，还是追悔莫及；无论是青涩年华的懵懂赏 识，还是成长岁月无法躲避的经历……愿曾经的过往，依然如花芬芳四溢，永远无悔岁月赐予的美好相遇。 其实，人生之路的每一段相遇，都是一笔财富，尤其亲情、友情和爱情。在漫长的旅途上，他们都会丰富你的生命，使 你的生命更充实，更真实；丰盈你的内心，使你的内心更慈悲，更善良。所以生活的美好，缘于一颗善良的心，愿我们都能 善待自己和他人。 一路走来，愿相亲相爱的人，相濡以沫，同甘共苦，百年好合。愿有情有意的人，不离不弃，相惜相守，共度人生的每 一个朝夕……直到老得哪也去不了，依然是彼此手心里的宝，感恩一路有你！
吸附常用模型介绍
爱是什么？ 一个精灵坐在碧绿的枝叶间沉思。 风儿若有若无。 一只鸟儿飞过来，停在枝上，望着远处将要成熟的稻田。 精灵取出一束黄澄澄的稻谷问道：“你爱这稻谷吗？” “爱。” “为什么？” “它驱赶我的饥饿。” 鸟儿啄完稻谷，轻轻梳理着光润的羽毛。 “现在你爱这稻谷吗？”精灵又取出一束黄澄澄的稻谷。 鸟儿抬头望着远处的一湾泉水回答：“现在我爱那一湾泉水，我有点渴了。” 精灵摘下一片树叶，里面盛了一汪泉水。 鸟儿喝完泉水，准备振翅飞去。 “请再回答我一个问题，”精灵伸出指尖，鸟儿停在上面。 “你要去做什么更重要的事吗？我这里又稻谷也有泉水。” “我要去那片开着风信子的山谷，去看那朵风信子。” “为什么？它能驱赶你的饥饿？” “不能。” “它能滋润你的干渴？” “不能。”爱是什么？ 一个精灵坐在碧绿的枝叶间沉思。 风儿若有若无。 一只鸟儿飞过来，停在枝上，望着远处将要成熟的稻田。 精灵取出一束黄澄澄的稻谷问道：“你爱这稻谷吗？” “爱。” “为什么？” “它驱赶我的饥饿。” 鸟儿啄完稻谷，轻轻梳理着光润的羽毛。 “现在你爱这稻谷吗？”精灵又取出一束黄澄澄的稻谷。 鸟儿抬头望着远处的一湾泉水回答：“现在我爱那一湾泉水，我有点渴了。” 精灵摘下一片树叶，里面盛了一汪泉水。 鸟儿喝完泉水，准备振翅飞去。 “请再回答我一个问题，”精灵伸出指尖，鸟儿停在上面。 “你要去做什么更重要的事吗？我这里又稻谷也有泉水。” “我要去那片开着风信子的山谷，去看那朵风信子。” “为什么？它能驱赶你的饥饿？” “不能。” “它能滋润你的干渴？” “不能。”
Weber-Morris模型
假设条件： （1）液膜扩散阻力可以忽略或者是液膜扩散阻力只有在吸附 的初始阶段的很短时间内起作用 （2）扩散方向是随机的、吸附质浓度不随颗粒位置改变 （3）内扩散系数为常数，不随吸附时间和吸附位置的变化而 变化 方程： q KWM t C
吸附法常见模型
实验汇报:预负载饱和：2.68mmol/g释放:蒸馏水100 200 300 500 8007.09mg/L 6.54 6.1 5.23 5.01 3.895 不同比例:IRPb:NP等温线模型：1) The Langmuir isotherm model几点假设：单层吸附位点吸附能力相同、分布均匀；1R L 1 ■ bC 0Qe 是平衡时吸附量mmol/g ；QO 是单层饱和吸附量;b 是吸附常数，代表吸附亲和力;Ce 是平衡时溶液浓度mmol/LR L 是分离系数，反应吸附类型。
大于1,非优惠；=1是线性吸附；在0-1之间为优惠吸附。
2) The Freundlich modelAssumes a heteroge neous adsorpti on surface with sites hav ing differe nt adsorpti on energieslogQ e =logK r - — logC\Kf 是吸附平衡常数， which in dicates the adsorpti on capacitya nd represe nts the stre ngthof the adsorptive bondn is the heterogenity factor (不均匀系数) which represents the bonddistribution3) The Dubinin-Redushckevich ( D-R ) it does not assume a homoge neous surfaceor con sta nt adsorpti on pote ntial.Q 即Qe ，平衡吸附量k is a con sta nt related to theadsorpti on en ergy(mol2 kJ-2)Qm is the maximum adsorption capacity (mol g-1)£ is the Polanyi potential (J mo1)般认为n 为2-10时容易吸附即优惠吸附; n 小于0.5时难于吸附。
吸附热力学与动力学的研究
吸附热力学与动力学的研究摘要：杂乱无章的实验数据, 不经过数学处理, 得不到能够描述它们的模型，其本身无论在科学理论上，还是在应用技术上都没有太大的实际意义。
本文综述了近些年来在液固吸附理论研究领域对吸附等温线，吸附热力学与吸附动力学的研究进展。
论述5 种类型吸附等温线，总结了热力学中△H、△G、△S的几种求算方法，以与5种吸附动力学的模型，从而，为吸附实验数据的处理和模型优选,，提供依据。
关键字：吸附等温曲线热力学动力学1吸附等温曲线吸附等温曲线是指在一定温度下溶质分子在两相界面上进展的吸附过程到达平衡时它们在两相中浓度之间的关系曲线。
在一定温度下, 别离物质在液相和固相中的浓度关系可用吸附方程式来表示。
作为吸附现象方面的特性有吸附量、吸附强度、吸附状态等, 而宏观地总括这些特性的是吸附等温线.[1]1.1Langmuir 型分子吸附模型Langmuir 吸附模型是应用最为广泛的分子吸附模型,Langmuir 型分子吸附模型[2]就是在Langmuir 吸附模型的根底上,研究者就Langmuir 吸附模型的局限性进展了改良、开展,形成了一系列的分子吸附模型。
1. 1.1Langmuir 分子吸附模型Langmuir 分子吸附模型是根据分子间力随距离的增加而迅速下降的事实,提出气体分子只有碰撞固体外表与固体分子接触时才有可能被吸附,即气体分子与外表相接触是吸附的先决条件。
并做如下假定: ①气体只能在固体外表上呈单分子层吸附; ②固体外表的吸附作用是均匀的; ③被吸附分子之间无相互作用。
所以Langnuir 等温吸附方程[3 ]c K c q qd m +≡或c K c K q q b b m +≡1 (1)其中,qm 为饱和吸附容量,Kd 为吸附平衡的解离常数,Kb 为结合常数( = 1/ Kd) 。
Langnuir 分子吸附模型对于当固体外表的吸附作用相当均匀,且吸附限于单分子层时,能够较好的代表试验结果。
吸附热力学及动力学的研究
吸附热力学及动力学的研究摘要：杂乱无章的实验数据，不经过数学处理，得不到能够描述它们的模型，其本身无论在科学理论上，还是在应用技术上都没有太大的实际意义。
本文综述了近些年来在液固吸附理论研究领域对吸附等温线，吸附热力学及吸附动力学的研究进展。
论述5种类型吸附等温线，总结了热力学中△ H、△ G、A S的几种求算方法，以及5种吸附动力学的模型，从而，为吸附实验数据的处理和模型优选，提供依据。
关键字：吸附等温曲线热力学动力学1吸附等温曲线吸附等温曲线是指在一定温度下溶质分子在两相界面上进行的吸附过程达到平衡时它们在两相中浓度之间的关系曲线。
在一定温度下，分离物质在液相和固相中的浓度关系可用吸附方程式来表示。
作为吸附现象方面的特性有吸附量、吸附强度、吸附状态等，而宏观地总括这些特性的是吸附等温线⑴1.1La ngmuir型分子吸附模型Langmuir吸附模型是应用最为广泛的分子吸附模型丄angmuir型分子吸附模型⑵就是在Langmuir吸附模型的基础上，研究者就Langmuir吸附模型的局限性进行了改进、发展，形成了一系列的分子吸附模型。
1. 1.1 Lan gmuir分子吸附模型Langmuir分子吸附模型是根据分子间力随距离的增加而迅速下降的事实，提出气体分子只有碰撞固体表面与固体分子接触时才有可能被吸附，即气体分子与表面相接触是吸附的先决条件。
并做如下假定：①气体只能在固体表面上呈单分子层吸附；②固体表面的吸附作用是均匀的；③被吸附分子之间无相互作用。
所以Langnuir等温吸附方程[3 ]q m K b Cq q m Cq K d c 或q1 K b C ⑴其中,qm为饱和吸附容量,Kd为吸附平衡的解离常数,Kb为结合常数（=1/ Kd）。
Langn uir分子吸附模型对于当固体表面的吸附作用相当均匀，且吸附限于单分子层时，能够较好的代表试验结果。
但由于它的假定是不够严格的，具有相当的局限性［4］。
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Ideal experiment design
Adsorption isotherm or equilibrium experiment Experiments can be done under different temperature, pH,
ionic strength.
Vary adsorbate concentration to adsorbent dose ratio
Adsorbate: coordination number, ionic radius, electro
negativity, standard reduction potential, species in solution, and other physical and chemical property.
qt k0t
qt qe (1 ek1t )
dqt k2 (qe qt ) 2 dt t 1 t 2 qt k2 qe qe
Time (h, d)
t is the adsorption time; qt is the amount of adsorbate adsorbed at time " t "; qe is the amont adsorbed at equilibrium; k0 , k1 , k2 are the adsorption rate constant. 4
(establish one and change another one)
Sample after equilibrium (established parameter)
Amount absorbed (mmol/g)
Different temperature pH Ionic strength
qe is the amount of solute adsorbed per unit weight of adsorbent (mg g-1), Ce is the equilibrium concentration of solute in the bulk solution (mg L-1). Q0 is the monolayer adsorption capacity (mg g-1) and b is the constant related to the free energy of adsorption (b∝ e-∆G/RT) and represents the affinity of adsorbate and adsorbent. ∆G is the free energy, K is the Langmuir constant same as b. The sign of ∆G can be used to indicate the feasibility of adsorption process and the spontaneous nature of adsorption.
Equilibrium concentration (mmol/L)
3
Adsorption modelling
Adsorption kinetics experiment
Mohan, 2011
Zero order kinetic model
Pseudo first order kinetic model
Adsorbent: surface functional groups, surface area,
pHzpc, elemental composition, morphology, pore structure, particle size distribution, and other physical and chemical property.
Ideal experiment design
Parameters may affect adsorption Solution: pH, Eh, temperature, ion strength,
competing or interaction with other ions, adsorbent dose, adsorbate concentration, contacting time.
qe is the amount of solute adsorbed per unit weight of adsorbent (mg g-1), Ce is the equilibrium concentration of solute in the bulk solution (mg L-1). KF is the constant indicative of the relative adsorption capacity of the adsorbent (mg g-1) and 1/n is the constant indicative of the intensity of the adsorption.
1
Ideal experiment design
Adsorption kinetics experiment Experiments can be done under different
adsorbate concentrations, adsorbent dose, temperature, pH, etc.
Adsorption modelling
Adsorption isotherm or equilibrium experiment
Langmuir isotherms
Freundlich isotherms
1/ n qe KF Ce
Q0bCe qe 1 bCe
G RT ln K
Pseudo second order kinetic model
Amount adsorbed (mmol/g)
Time (h, d)
Amount adsorbed (mmol/g)
Amount adsorbed (mmol/g)
Time (h, d)
dqt k0 dt
dqt k1 (qe qt ) dt
Sampling interval is increased from the
beginning to the end
Different adsorbate concentration Adsorbent dose Temperature pH
Amont adsorbed (mmol/g)
Time (h, d)