胶体化学-第七章固气界面上的吸附作用汇总.
胶体化学第7章-2 固液界面的吸附作用
对稀溶液，Gibbs等温式可写作
c n RT c S
S :固体的比表面
将（１）式代入求导
Sc ( 0 m ) dn n s RT n dc
s 2
s 2
作不定积分
n RT ln n ln c ln a ( 0 m )S
s 2
s
set
n s RT 1 ( 0 m )S n
n ac
s 2
1
n
加而直线降低的关系导出的 关系式，只适用于中等覆盖度的化学吸附或物理 吸附。
1 =n / n ln Ac a s n2 k1 k2 ln c
s 2 s m
四、自电解质溶液中的吸附
1. 固体表面与介质在液体介质中带电
a.表面基团解离 b.吸附带电 c.非水介质中的带电... 为了保持荷电固体和介质的电中性，介质中的 与固体表面电荷符号相反的离子必将靠近表面 形成双电层（double layer）。
四、自电解质溶液中的吸附
2 双电层
Stern面
滑动面
－ － 溶剂分子 － 反离子 － －
表面电势
φ0
Stern电势
φδ
ζ
＋－ ＋ ＋－ ＋ ＋－ ＋ ＋－ ＋ ＋－ ＋ ＋－
－
紧密层（Stern层）
扩散层
例：AgNO3＋过量KCl →AgCl（晶体）＋K+＋Cl-＋NO3-
①Cl-可在AgCl晶体上吸附成牢固的化学结合
b 结构影响 ： 碳自水溶液中吸附量 在水中的溶解度
（2）溶剂影响
溶剂/溶质作用强烈，溶解度上升，吸附量降低 溶剂/吸附剂作用强烈，竞争吸附，吸附量降低
（3）吸附剂影响
固气界面吸附
固气界面吸附吸附是指流体（气体或液体）与固体多孔物质接触时，流体中的一种或多种组分传递到多孔物质外表面和微孔内表面并附着在这些表面上形成单分子层或多分子层的过程。
固体表面的特点和液体一样，固体表面上的原子或分子的力场也是不均匀的，所以固体表面也有表面张力和表面能。
但由于固体分子或原子不能自由移动，因此它表现出以下的特点：1固体表面分子（原子）移动困难固体表面不像液体那样易于收缩和变形，因此固体表面张力的直接测定比较困难。
任何表面都有自发降低表面能的倾向，由于固体表面维于收缩，所以只能靠降低表面张力的方法来降低表面能，这也是固体表面能产生吸附作用的根本原因。
2固体的表面是不均匀的从原子水平上看，固体的表面是不规整的，存在多种位置，有附加原子，台阶附加原子，平台，平台空位，扭结原子等等。
这些表面原子的差异，主要表现在它们的配位数的不同。
这些不同类型的原子，它们的化学行为也不相同，吸附热和催化活性差异很大。
另外，表面态能级分布是不均匀的，不同于均匀的体内电子态。
3固体表面层的组成不同于体相内部固体表面除在原子排队布及电子能级上与体相有明显不同外，其表面化学组成也往往与体相存在很大的差异。
由多种元素组成的固体，由于具有趋势向于最小表面自由能及吸附质的作用，使某一元素的原子从体相向表层迁移，从而使它在表层中含量高于在体相的含量，这种现象称为表面偏析。
它不仅与固体的种类及所暴露出的晶面有关，还受环境气氛的影响。
总之，固体表面结构和组成的变化，将直接影响到它的使用性能，吸附行为和催化作用等。
吸附等温线当气体在固体的表面发生吸附时，固体叫做吸附剂，气体叫做吸附质。
在发生气固吸附时，在一定的条件下（T，p），单位质量的固体在达到吸附平衡时，吸附气体的体积V（换算成标准状态下（STP）或物质的量称为吸附量q。
如q=V/m实验表明，对于给定的系统（即一定的吸附剂与一定的吸附质），达到吸附平衡时的吸附量与温度和压力有关，即q=f(T,P)在固定一个变量时，可以有三种吸附曲线，这三种吸附曲线是相互联系的，从一种吸附曲线可以得到另一种吸附曲线。
物理化学表面现象及胶体化学总结
1.压缩因子任何温度下第七章表面现象1.在相界面上所发生的物理化学现象陈称为表面现象。
产生表面现象的主要原因是处在表面层中的物质分子与系统内部的分子存在着力场上的差异。
2.通常用比表面来表示物质的分散度。
其定义为：每单位体积物质所具有的表面积。
3.任意两相间的接触面，通常称为界面（界面层）。
物质与（另一相为气体）真空、与本身的饱和蒸气或与被其蒸汽饱和了的空气相接触的面，称为表面。
4.表面张力：在与液面相切的方向上，垂直作用于单位长度线段上的紧缩力。
5.在恒温恒压下，可逆过程的非体积功等于此过程系统的吉布斯函数变。
6.影响表面及界面张力的因素：表面张力与物质的本性有关、与接触相的性质有关（分子间作用力）、温度的影响、压力的影响。
7.润湿现象：润湿是固体（或液体）表面上的气体被液体取代的过程。
铺展：液滴在固体表面上迅速展开，形成液膜平铺在固体表面上的现象。
8.亚稳状态与新相生成：a.过饱和蒸汽：按通常相平衡条件应当凝结而未凝结的蒸汽。
过热液体：按通常相平衡条件应当沸腾而仍不沸腾的液体。
过冷液体：按相平衡条件应当凝固而未凝固的液体。
过饱和溶液：按相平衡条件应当有晶体析出而未能析出的溶液。
上述各种过饱和系统都不是真正的平衡系统，都是不稳定的状态，故称为亚稳（或介安）状态。
亚稳态所以能长期存在，是因为在指定条件下新相种子难以生成。
9.固体表面的吸附作用：吸附：在一定条件下一种物质的分子、原子或离子能自动地粘附在固体表面的现象。
或者说，在任意两相之间的界面层中，某种物质的浓度可自动发生变化的现象。
吸附分为物理吸附（范德华力）和化学吸附（化学键力）。
具有吸附能力的物质称为吸附剂或基质，被吸附的物质称为吸附质。
吸附的逆过程，即被吸附的物质脱离吸附层返回到介质中的过程，称为脱附（或解吸）。
10.吸附平衡：对于一个指定的吸附系统，当吸附速率等于脱附速率时所对应的状态。
当吸附达到平衡时的吸附量，称为吸附量。
气体在固体表面的吸附量与气体的平衡压力及系统的温度有关。
物理化学 第七章胶体
使一定量溶胶在一定时间内明显聚沉所需的外加电解质的最小浓度 称为此电解质的聚沉值或凝结值。常用的单位是: mol•m-3或 mmol•d
m-3
电解质的聚沉值越小，其聚沉能力越大。故定义聚沉值的倒数为电 解质的聚沉能力。电解质对溶胶聚沉的影响有如下经验规律： 1. 电解质中主要起聚沉作用的是与胶粒所带电荷电性相反的离子 （即反离子），且反离子的价数越高，聚沉能力越大。一、二、三 价离子的聚沉能力之比为： 1 : 26 : 36 。此规律称叔采-哈迪价数 规则。 2. 价数相同的离子其聚沉能力相近但有差别，部分一价离子的聚沉 能力大小顺序为：H+ >Cs+ >Rb+ >NH4+ >K+ >Na+ >Li+ F- >IO3- >H2PO4- >BrO3 ->Cl- >ClO3- > Br->I->CNS 3.有机离子的聚沉能力很强，如高分子凝结剂。
(2) 若液-固界面张力小于气-固表面张力， cosθ ＞
0, θ＜ 90°, 此种情况称为润湿。当θ=0°时，则为
完全润湿，即发生铺展。
3.毛细现象 毛细现象是指具有细微缝隙的固体与液体接触时，液体 沿缝隙上升或下降的现象。例如：将一玻璃毛细管插入水 中，管内液面升得比管外液面高，如下图7.5 (a)所示； 而将一玻璃毛细管插入汞中，管内液面降得比管外液面 低，如下图7.5 (b)所示.
若AB为凸液面，则周围液体的表面张力方向与AB 面相切，合力向下，表现为指向液体内部的附加压力。
若AB为凹液面，那么周围液体的表面张力方向仍 与AB面相切，表现为指向液体外部的附加压力。
二.液体对固体的润湿作用
吸附原理及应用PPT课件
C = C0
交界层
C=0
L
0
1.0
C/C0
吸附
冲洗 洗脱
吸附
冲洗
洗脱
y 时间/体积
固定床内的浓度分布曲线
yF
时间
y
0
0
l
床层长度
q = f (y)
时间
• 指正在发生吸附作用的那段填充层，
吸附区 和 平衡区
yF
y
0
(1)物理吸附：溶质吸与附吸过附剂程之理间论由根于底范
德吸华附力的而分产类生的吸附。 (2)化学吸附：溶质与吸附剂发生化学反 响，形成牢固的吸附化学键和外表络合 物。 (3)交换吸附：溶质的离子由于静电引力 作用聚集在吸附剂外表的带电点上，并 置换出原先固定在这些带电点上的其他 离子。
固体内局部子所受分子间的作用力是对称的，而固体外表 分子所受力是不对称的。向内的一面受内局部子的作用力 较大，而外表向外一面所受的作用力较小， 因而当气体分子或溶液中溶质分子在运动过程中碰到固体 外表时就会被吸引而停留在固体外表上。
非
定向力 极性分子的永久偶极静电力
共
诱导力 极性分子与非极性分子之间的吸引力
价
色散力 非极性分子之间的引力〔瞬间偶极〕
作 用
氢键力 介于库仑引力与范德华引力之间的特殊 分子间定向作用力
吸附质和吸附剂之间的作用力－范德华 力
吸附过程理论根底
吸附过程理论根底
吸附过程理论根底
一种特殊的分子间作用力，介于库仑引力与范德华引力 之间的特殊定向力，比诱导力、色散力都有大
〔三〕操作条件
吸附是放热过程，低温有利于吸附，升温 有利于脱附.
吸附工艺和设备
间歇式
操 作 方 式
表面与胶体化学—表面吸附
3.氢键作用
当固体表面有氢原子的基团，其中的氢
原子可与吸附分子中电负性大的原子的孤对
电子作用，形成氢键。例如水吸附在硅胶的
羟基化表面上：
HH O
OH HO
OH HO
Si O Si + H2O
Si O Si
表征各类吸 附等温线的方 程式称为吸附 等温式。
四、吸附热
吸附过程进行的热效应统称为吸附热。
吸附热的大小直接反应了吸附剂和吸 附质分子间的作用力性质。
吸附热分为两类：
积分吸附热
qi
( U n
)T ,V , A
微分吸附热 qd
( U n
)T ,V , A
q st
( H n
)T
, p,A
（等量吸附热）
若在自由表面可吸附无限多层，可导出BET两 常数公式：
V
VmCp
( p0 p)[1 (C 1) p p0 ]
或
p
(C 1) p 1
V ( p0 p) VmCp0 VmC
式中，V是平衡压力p时之吸附量（体积）；Vm是单分 子层饱和吸附量；p0是吸附质的饱和蒸气压；C是第一 层吸附热吸附热E1和吸附质液化热EL有关的常数。
一.物理吸附与化学吸附
按吸附作用力的不同，可将吸附区分 为物理吸附和化学吸附。
物理吸附的作用力是分子间力，如 范德华力和氢键。
化学吸附的作用力是化学键力。
物理吸附和化学吸附的基本区别
物理吸附
吸附热 吸附力
近似液化热 （ <40kJ·mol-1）
范德华力，弱
吸附层数 单分子层或多分子层
表面与胶体化学—第七章表面吸附
第七章 固气界面上的吸附作用
第一节 吸附作用
吸附作用是一种最为重要的界面现象， 当互不相溶的两相接触时，两体相内的某 种或几种组分的浓度与其在两相界面上的 浓度不同的现象称为吸附 吸附。 吸附 在界面上被吸附的物质称为吸附质， 能有效吸附吸附质的物质称为吸附剂。
固体表面层的物质粒子受到指向内部 的拉力，这种不平衡力场的存在导致表面 吉布斯函数的产生。固体物质不能象液体 那样可通过收缩表面来降低系统的表面吉 布斯函数，但它可以利用表面上的剩余力， 从周围的介质中捕获其它的物质粒子，使 其不平衡力场得到某种程度的补偿，从而 导致表面吉布斯函数的降低。
吸附滞后
Zigmondy对吸附滞后的解释是吸附时 液态吸附质润湿孔壁的过程，接触角是前 进角；脱附是液体从一润湿的表面上退出 的过程，接触角是后退角。而前进角一般 总是大于后退角。因而脱附时平衡相对压 力小于吸附时的。
吸附滞后圈的形状与孔结构
吸附滞后环的起始点与吸附质的性质 有关，与吸附剂性质关系不大。吸附等温 线、滞后环的形状与孔的形状、孔径大小 有关。
1.Van der Waals 力 固体表面原子和吸附质分子间相互接 近时都有色散力产生，当吸附质分子或固 体表面原子具有极性或有极性基团时，它 们之间可以有静电力或诱导力的作用。但 是，色散力比静电力、诱导力都大。
这种吸附属于物理吸附。
2.电性作用力 固体表面可因多种原因带有某种电荷。 固体表面带电有时会对吸附产生影响。 当固体表面有以离子键结合的原子或基 团时，它们可与某些溶质（吸附质）发生 交换作用—离子交换。
（2）杂质和吸附平衡时间的影响 杂质可能极大地影响溶质的吸附结果； 对于有些体系，液相吸附达到平衡时间长。
（3）液相吸附的吸附量
胶体的吸附作用和聚沉作用
胶体的吸附作用和聚沉作用
吸附作用和聚沉作用是淀粉类胶体中重要的物理作用，它们对胶体的流变性、稳定性和性能有重要影响。
本文将介绍吸附和聚沉作用及其在淀粉类胶体中的应用。
吸附是指一种物质吸附在另一种物质表面上形成一种特殊的平衡态，也称为表面结合作用。
淀粉类胶体中，吸附作用是指水溶液中的淀粉颗粒吸附在另一个淀粉颗粒表面上，形成一种特殊的静电作用。
吸附作用不会改变淀粉颗粒的大小，但会改变颗粒的表面性质，从而影响胶体的流变性和稳定性。
聚沉作用是指一种物质以溶质的形式聚集在另一种物质的表面上，形成结晶态的产物。
在淀粉类胶体中，聚沉作用是指淀粉颗粒中的溶质（如酸、碱、盐等）与另一个淀粉颗粒表面上的溶质形成化学反应，形成结晶态的产物，从而改变淀粉颗粒的大小和形状。
聚沉作用不仅可以改变淀粉颗粒的形状和大小，还可以使胶体具有较强的稳定性和流变性。
淀粉类胶体中，吸附和聚沉作用对胶体的流变性、稳定性和性能有着重要的影响。
吸附作用可以改变胶体的流变性，使胶体具有良好的流变性，从而改善胶体的稳定性和性能。
而聚沉作用可以改变淀粉颗粒的大小和形状，从而影响胶体的稳定性和性能。
总之，吸附作用和聚沉作用是淀粉类胶体中重要的物理作用，它们对胶体的流变性、稳定性和性能有重要影响。
因此，在制备淀粉类胶体时，应注意控制吸附作用和聚沉作用，以达到最佳的性能。
第七章 气体在固体表面上的吸附
☞在实际吸附过程中，两类吸附有时会交替或先 后发生。如有时先发生单层的化学吸附，而后 再在化学吸附层上进行物理吸附
物理吸附力的本质
☞根据物理吸附的许多实验结果（吸附热较小、 吸附速度快、吸附无选择性、吸附可以是多层 等），人们推断：引起物理吸附的力是范德华 力。因为只有这种力普遍存在于各种原子和分 子之间 ☞范德华力来源于原子和分子间的色散力、静电 力和诱导力三种作用，它们无方向性和饱和性。 在非极性和极性不大的分子间主要是色散力作 用。
随着H原子进一步 向Ni表面靠近，由于核 间斥力，位能沿bc线迅 速上升。
物理吸附向化学吸附的转变
H2分子在Ni表面的吸附是在物 理吸附过程中，提供一点活化能， 就可以转变成化学吸附。 H2分子从P’到达a点是物理吸 附，放出物理吸附热Qp，这时提 供活化能Ea，使氢分子到达P点， 就解离为氢原子，接下来发生化 学吸附。 这活化能Ea远小于H2分子的解 离能，这就是Ni为什么是一个好 的加氢脱氢催化剂的原因。
有
可逆性 吸附速度
吸附温度 脱附
可逆 快，易达平衡
较低（低于临界温度） 完全脱附
不可逆 有时较慢，不易达平衡
高（远高于沸点） 脱附困难，常伴有化学 变化
物理吸附与化学吸附
☞以上关于物理吸附与化学吸附的区别，属于一 般特点，例外情况常有所见。如，-180℃的CO 在铁催化剂上就可以发生化学吸附，而碘蒸气 200℃时在硅胶上还是物理吸附；不需要化学活 化能的化学吸附可以在瞬间完成，而在微孔固 体上发生物理吸附时，有时会因扩散速度慢而 导致吸附速度较慢
☞固体表面缺陷所形成的表面不完整性，对于 化学吸附、多相催化、表面烧结、活性固体 的制备等都具有重要意义
固体表面的特性
2013M-03胶体与界面化学-固体表面的吸附
体积要换算成标准状况(STP)
(2)单位质量的吸附剂所吸附气体物质的量。
q n/m
单位：mol g-1
27
吸附量测定
比表面、孔容和孔分布是多孔催化剂和吸 附剂的重要参数，这些参数通常可以从吸附实 验得到。
常用的测定方法分为静态法和动态法两大 类，在静态法中又可分为重量法和容量法两种。
物理吸附
10
H2在金属镍表面发生化学吸附
在相互作用的位能 线上，H2分子获得解离
能DH-H，解离成H原子， 处于c'的位置。
随着H原子向Ni表 面靠近，位能不断下降， 达到b点，这是化学吸 附的稳定状态。
化学吸附
11
Ni和H之间的距离等 于两者的原子半径之和。
能量gb是放出的化
学吸附热Qc，这相当于
选定不同的吸附量，可以画出一组 吸附等量线。
吸附（Adsorption）
吸附作用（adscription）是一种最 重要的界面现象，当不混溶的两相接 触时，两体相内的某种或几种组分的 浓度与其在两相界面上的浓度不同的
现象称为吸附。
通常有实用价值的吸附作用都是界面浓度高于体相浓度， 称为正吸附（positive adsorption）；反之，称为负吸附 （negative adsorption）。
6
吸附（Adsorption）
对吸附概念的理解：
➢吸附是分子行为，在热力学上是自发进行的； ➢吸附是界面行为，不是内部行为，吸附前后物质的物理化 学性质基本不变。它不同于化学反应，也不同于吸收。 ➢在界面上发生了吸附后，界面性质将发生大的变化如极性 、润湿性等。 ➢吸附多为放热反应，因此发生吸附后，体系能量将降低。
《应用胶体与界面化学》07-固气界面上的吸附作用解析只是分享
BET公式主要应用于测定固体催化剂的比表面
BET多层吸附公式
为了使用方便，将二常数公式改写为：
p 1 C1p V(p0p) VmC VmCp0
ra k1pA(1AB) rd k-1A
达吸附平衡时，ra = rd
A 1A B
bApA
ra k1' pB(1AB) rd k'1B
B 1A B
bB pB
两式联立解得A，B分别为：
A
bApA
1bApA bBpB
B
bBpB
1bApA bBpB
气体B的存在可使气体A的吸附受到阻抑，反之亦然
对多种气体混合吸附的Lngmuir吸附等温式为：
3. 单层饱和吸附量am与固体比表面 am是一个重要参数，从吸附质分子截面积σ，可 计算吸附剂的比表面A。
p 1 p a amb am
p/a对p作图得一条直线，根据直线的斜率和截距可求出am和b
am的单位为g·g-1
SamNA/M
例2
混合气体的Langmuir吸附等温式
当A和B两种粒子都被吸附时，A和B分子的吸附与解 吸速率分别为：
表征单分子层物理吸附和化学吸附
(Ⅰ) 在2.5 nm 以下微 V a d
Vm
孔吸附剂上的吸附等温
线属于这种类型。
例如78 K时 N2 在活 性炭上的吸附及水和苯 蒸汽在分子筛上的吸附。
p / ps
1 .0
吸附等温线的类型
(Ⅱ) 常称为S型等温线。
吸附剂孔径大小不一， V a d 发生多分子层吸附。
胶体化学-第七章 固气界面上的吸附作用
一、固体表面的特性
固体表面上的原子或分子与液体一样，受力也 是不均匀的，而且不像液体表面分子可以移动，通 常它们是定位的。
固体表面是不均匀的，即使从宏观上看似乎很 光滑，但从原子水平上看是凹凸不平的。
同种晶体由于制备、加工不同，会具有不同的 表面性质，而且实际晶体的晶面是不完整的，会有 晶格缺陷、空位和位错等。
总之：化学吸附相当与吸附剂表面分子与吸附质分 子发生了化学反应，在红外、紫外-可见光谱中会出 现新的特征吸收带。
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2021/6/8
化学吸附
H2在金属镍表面发生化学吸附 在相互作用的位能
线上，H2分子获得解离 能DH-H，解离成H原子， 处于c'的位置。
随着H原子向Ni表 面靠近，位能不断下降， 达到b点，这是化学吸 附的稳定状态。
第七章.固气界面上的吸附作用
固体表面的特性 吸附剂和吸附质 吸附量的表示 吸附量与温度、压力的关系 吸附等温线的类型 毛细凝聚现象 研究气体吸附实验的方法
静态法 （重量法、容量法）
动态法
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2021/6/8
固体表面的吸附
吸附等温线 吸附等压线 吸附等量线 Langmuir吸附等温式 Freundlich吸附等温式 BET吸附等温式
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2021/6/8
物理吸附
4.吸附稳定性不高，吸附与解吸速率都很快。 5.吸附可以是单分子层的，但也可以是多分子层的。 6.吸附不需要活化能，吸附速率并不因温度的升高而
变快。
总之：物理吸附仅仅是一种物理作用，没有电子转 移，没有化学键的生成与破坏，也没有原子重排等。
吸附知识点总结
吸附知识点总结一、吸附的基本概念吸附是指物质接触而未形成新的化学键的情况下，受吸附固体表面收留。
吸附是一个非常复杂的过程，它涉及到物质的传递、表面物理化学性质等多个因素。
根据吸附作用的不同，可以将吸附分为吸附作用和化学吸附两种类型。
1. 吸附作用吸附作用是由于物质分子和固体表面之间的物理相互作用力所产生的吸附现象。
这种吸附通常是可逆的，不会改变物质的化学性质。
吸附作用主要包括物理吸附和几种。
物理吸附是由于物质分子和固体表面之间的范德华力作用力所产生的吸附现象。
范德华力是一种弱的作用力，通常在低温和高压条件下发生。
材料的孔隙结构和表面非极性部分对物理吸附起到了相当大的作用。
凡是物理吸附较强的材料，表面都应具有孔隙结构，空间大、形状规则、它有着高特异表面积。
另一方面，物理吸附还可作为实验测定孔隙结构、表面积等数据的重要途径。
2. 化学吸附化学吸附是指物质分子与表面原子或分子间发生共价键或象共价键相似的键合作用。
化学吸附通常比物理吸附稳定，也更难逆转。
化学吸附可以在低温和低压条件下发生，在化学吸附过程中，通常表面上会产生新的化学键，或者改变表面微观结构。
二、吸附的类型根据吸附过程的不同特点，可以将吸附分为气相吸附和液相吸附。
在工业生产中，气相吸附和液相吸附都有着广泛的应用。
1. 气相吸附气相吸附是指气体分子在固体表面被吸附的过程。
气相吸附广泛应用于气体的净化、分离和纯化。
常见的气相吸附有固定床吸附、摩尔策尔吸附等。
2. 液相吸附液相吸附是指液体溶质分子在固体表面被吸附的过程。
液相吸附在化工和环境工程中有着广泛的应用，如水处理、废水处理、催化剂制备等。
三、吸附的影响因素1. 温度温度是影响吸附的重要因素。
通常情况下，吸附随温度的升高而减小，这是由于温度升高会增加气体分子或液体分子的热运动能力，使得分子从固体表面脱离。
2. 压力压力是影响气相吸附的重要因素。
一般情况下，吸附随着压力的增加而增加，但是当达到一定压力后，吸附量会趋于饱和。
界面化学：第七章 固液界面的吸附
பைடு நூலகம்？？
吸附等温线
• 四种类型 • S型 • L型 • H型 • C型
影响稀溶液吸附的因素--Traube规则
Traube规则
温度和溶解度的影响
• 溶解度增加
吸附量下降
温度和溶解度的影响
• 温度升高，吸附量下降
温度和溶解度的影响
温度和溶解度的影响
微孔吸附剂 K-常数 S-溶解度 C-平衡浓度
• 吸附剂表面性质 • 孔的大小 • 溶液的性质
二元理想溶液，吸附剂表面均匀---U型 非理想溶液，不均匀固体表面—S型 微孔吸附剂—直线型
理想溶液：各组成物质在全部浓度范围内都服从拉乌尔定律的溶液
自浓溶液中的吸附
• 单个吸附等温线
n0x2 m
n2s
(n1s
n2s )x2
平衡混合蒸气法 纯蒸气法
n0x2 m
n2s
(n1s
n2s )x2
表面过剩量 表面过剩等温线
复合吸附等温线
• U型复合吸附等温线
n0x2 m
n2s x1 n1s x2
复合吸附等温线
• S型复合吸附等温线是最常见的
复合吸附等温线
• 直线型复合吸附等温线
微孔 与孔径的关系 理论公式 与U型的关系
复合吸附等温线形状的影响因素
稀溶液，表观吸附量与真实吸附量近似相等 浓溶液，溶剂吸附不可忽略，溶质的吸附量可能出现负值
• 考虑杂质（来自溶质、溶剂、吸附剂）的影 响
吸附量测定方法
• 浸泡法 • 循环法 • 色谱法 • ……
7.2自浓溶液中的吸附
• 复合吸附等温线
n0x2 m
n2s x1 n1s x2
表观吸附量 mmol/g
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平衡时，吸附量是温度和吸附质压力的函数，即：
q f (T , p)关系，例如： (1)T=常数，q = f (p)，得吸附等温线。 (2)p=常数，q = f (T)，得吸附等压线。 (3)q=常数，p = f (T)，得吸附等量线。
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2017/9/28
吸附等温线的类型
(Ⅲ)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。
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2017/9/28
吸附等温线的类型
(Ⅳ)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
吸附等压线
吸附等量线 Langmuir吸附等温式 Freundlich吸附等温式 BET吸附等温式
吸附热
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2017/9/28
§7.1 吸附作用
• • 吸附作用是一种最为重要的界面现象。 当不互混溶的两相接触时，两体相内的某种 或几种组分的浓度与其在两相界面上的浓度不 同的现象即为吸附。
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吸附等温线的类型
(Ⅰ)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。
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2017/9/28
吸附等温线的类型
(Ⅱ)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 毛细管和孔凝现象。
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四、吸附等温线的类型
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)
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重量法测定气体吸附
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容量法测定气体吸附
实验装置如图所示，预先将吸附质气体或蒸汽装 在贮气瓶4中，整个吸附系统和量气管的体积都经过 精确校正。
将一定量的吸附剂 装入样品管1中，加热、 真空脱附，然后放在恒 温缸中关上活塞。
吸附属于这种类型。
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2017/9/28
吸附等温线的类型
(Ⅴ)发生多分子层吸
附，有毛细凝聚现象。
例如373K时，水汽在 活性炭上的吸附属于 这种类型。
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2017/9/28
五、研究气体吸附实验的方法
比表面，孔容和孔分布是多孔催化剂和吸附剂的 重要参数，这些参数通常可以从吸附实验得到。常用 的测定方法分为静态法和动态法两大类，在静态法中 又可分为重量法和容量法两种。
A B
-
A+
B-
A+
a) 共价键型固体
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b) 离子键型固体
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2017/9/28
一、固体表面的特性
② 表面各处的组成、结构和周围的环境不同，并存 在棱、边、角及各类缺陷等，引起各吸附中心的能 量不同，对吸附分子的作用力不同
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2017/9/28
在测定固体的吸附量之前，必须将固体表面原有 吸附的气体和蒸汽脱附。脱附过程一般在加热和真空 的条件下进行，真空度在0.01Pa以下脱附2小时，加 热的温度根据吸附剂的性质而定，防止温度太高而影 响吸附剂的结构。
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2017/9/28
重量法测定气体吸附
实验装置如图。将吸附剂放在 样品盘3中，吸附质放在样品管4中。 首先加热炉子6，并使体系与真空装 置相接。到达预定温度和真空度后， 保持2小时，脱附完毕，记下石英弹 簧2下面某一端点的读数。 根据加样前后该端点读数的变 化，可知道加样品后石英弹簧的伸 长，从而算出脱附后净样品的质量。
二、吸附剂和吸附质(adsorbent,adsorbate)
当气体或蒸汽在固体表面被吸附时，固体称为
吸附剂，被吸附的气体称为吸附质。 常用的吸附剂有：硅胶、分子筛、活性炭等。
为了测定固体的比表面，常用的吸附质有：氮
气、水蒸气、苯或环己烷的蒸汽等。
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2017/9/28
三、吸附量的表示
吸附量通常有两种表示方法： (1)单位质量的吸附剂所吸附气体的体积。
q V / m
单位：m g
3
-1
体积要换算成标准状况(STP)
(2)单位质量的吸附剂所吸附气体物质的量。
q n/m
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单位：mol g
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-1
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吸附量与温度、压力的关系
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2017/9/28
一、固体表面的特性
固体表面上的原子或分子与液体一样，受力也 是不均匀的，而且不像液体表面分子可以移动，通 常它们是定位的。 固体表面是不均匀的，即使从宏观上看似乎很 光滑，但从原子水平上看是凹凸不平的。 同种晶体由于制备、加工不同，会具有不同的 表面性质，而且实际晶体的晶面是不完整的，会有 晶格缺陷、空位和位错等。 正由于固体表面原子受力不对称和表面结构不 均匀性，它可以吸附气体或液体分子，使表面自由 能下降。而且不同的部位吸附和催化的活性不同。
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2017/9/28
一、固体表面的特性
①发生化学吸附的原因位于固体表面原子的配位状 态与本体不同——具有自由价，配位数小于固体 内原子的配位数；每个表面原子受到一种内向的 净作用力，将扩散到其附近的气体分子吸附并形 成化学键
B
+
A+ B
-
BA
+
A+ B
-
BA+ B-
第七章.固气界面上的吸附作用
固体表面的特性 吸附剂和吸附质 吸附量的表示
吸附量与温度、压力的关系
吸附等温线的类型
毛细凝聚现象
研究气体吸附实验的方法
静态法 （重量法、容量法） 动态法
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2017/9/28
固体表面的吸附
吸附等温线 物理吸附 化学吸附 物理吸附向化学吸附 的转变