稀溶液中溶质的固_液吸附体积及分配系数_耿信鹏
混合铵盐浸出风化壳淋积型稀土矿中稀土的研究
doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2014.08.008混合铵盐浸出风化壳淋积型稀土矿中稀土的研究张婷婷，张臻悦，徐志高，李琼，池汝安（武汉工程大学绿色化工过程教育部重点实验室，湖北省新型反应器与绿色化学工艺重点实验室，武汉430073）摘要：采用氯化铵和硝酸铵配成的混合铵盐作浸出剂，用柱浸模拟风化壳淋积型稀土矿的浸出过程，考察混合铵盐浸出剂的配比、浓度、液固比、pH和流速等对稀土浸出率的影响。
结果表明，这种类型的浸出剂对该稀土矿有较高的稀土浸出率，且能较好地抑制黏土矿物的膨胀，最优工艺条件为：NH4Cl和NH4NO3的质量比8∶2、浸出剂质量浓度10 g/L、浸出液pH=4.0、液固比2∶1、流速0.5 mL/min，在此条件下稀土浸出率为96.29%，黏土矿物的线膨胀率为2.738%。
关键词：风化壳淋积型稀土矿；浸出；混合铵盐；膨胀率中图分类号：TF845 文献标志码：A 文章编号：1007-7545（2014）08-0000-00Study of Leaching of Rare Earth from Weathered Crust Elution Deposited RareEarth Ores with Mixed Ammonium SaltZHANG Ting-ting, ZHANG Zhen-yue, XU Zhi-gao, LI Qiong, CHI Ru-an（Key Laboratory for Green Chemical Process of Ministry of Education, School of Chemical Engineering & Pharmacy,Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430073, China)Abstract: The effects of ratio and concentration of mixed ammonium salts (ammonium chloride and ammonium nitrate), ratio of liquid to solid (L/S), pH, and flow rate on leaching rate of rare earth(RE) from weathered crust elution deposited rare earth ores were investigated by column leaching method. The results show that RE can be leached by mixed ammonium salts with higher RE leaching rate and preferably anti-swelling of clay minerals. Leaching rate of RE is 96.29% and linear expansivity of clay minerals is 2.738% under the optimum conditions including mass ratio of leaching agent of NH4Cl∶NH4NO3 of 8∶2, concentration of leaching agent of 10 g/L, pH value of 4.0, L/S=2∶1, and flow rate of 0.5 mL/min.Key words: weathered crust elution deposited rare earth ores; leaching; mixed ammonium salts; expansivity风化壳淋积型稀土矿(亦称离子吸附型稀土矿)广泛分布于我国的江西、福建、两广、两湖等地，其稀土和重稀土含量相对较高，具有巨大的商业价值[1-3]。
经典液相色谱法习题(活动za)
第章经典液相色谱法习题（一）选择题单选题．组分在固定相中的质量为()，在流动相中的质量为()，而该组分在固定相中的浓度为(／)，在流动相中的浓度为(／)，则此组分的分配系数是( )。
／／／() ／．在柱色谱法中，可以用分配系数为零的物质来测定色谱柱中的( )。
流动相的体积(相当于死体积) 填料的体积填料孔隙的体积总体积．在以硅胶为固定相的吸附柱色谱中，正确的说法是( )。
组分的极性越强．被固定相吸附的作用越强物质的相对分子质量越大，越有利于吸附流动相的极性越强，组分越容易被固定相所吸附吸附剂的活度级数越小，对组分的吸附力越大．纸色谱法与薄层色谱法常用正丁醇乙酸水(，体积比)作为展开剂，正确的操作方法是( )。
三种溶剂混合后直接用作展开剂三种溶剂混合、静置分层后，取上层作展开剂三种溶剂混合，静置分层后，取下层作展开剂依次用三种溶剂作展开剂．离子交换色谱法中，对选择性无影响的因素是( )．树脂的交联度树脂的再生过程样品离子的电荷样品离子的水合半径．下列说法不对的是( )。
用纸色谱分离时，样品中极性小的组分值大用反相分配薄层时，样品中极性小的组分值小用凝胶色谱法分离，样品中相对分子质量小的组分先被洗脱下来用离子交换色谱时，样品中高价离子后被洗脱下来．在一硅胶薄板上用不同的溶剂系统分离咖啡碱和氯原酸，结果如下，从中选出最好的溶剂系统是( )。
氯仿丙酮()：咖啡碱的为，氯原酸的为氯仿丙酮甲醇乙酸()：咖啡碱的为，氯原酸的为正丁醇乙酸水()：咖啡碱的为，氯原酸的为正丁醇乙酸甲醇()：咖啡碱的为，氯原酸的为．假如一个溶质的容量因子为，则它在色谱柱的流动相中的百分率是( )％％％％. 在液相色谱中，某组分的保留值大小实际反映了哪些部分的分子间作用力( )组分与流动相组分与固定相组分与流动相和固定相组分与组分. 在液相色谱中梯度洗脱最宜于分离( )几何异构体沸点相近、官能团相同的试样沸点相差大的试样容量因子(分配比)变化范围宽的试样. 指出哪个参数的改变会引起容量因子的增大( )流动相速度减小柱长增加相比增大固定相量增加. 在氢型阳离子交换树脂上，对下列离子的选择性大小顺序为( )> >> > > > > > > > > >. 下列哪种氧化铝适于分离碱性成分( )碱性氧化铝酸性氧化铝中性氧化铝以上三种. 硅胶是一个略显酸性的物质，通常用于以下哪种物质的分离( )酸性中性和碱性. 在正相液固色谱中，下列化合物的保留值顺序是( )醚<酯<酮<醛酮<醛<醚<酯醛<酮<酯<醚酮<酯<醛<醚. 在正相液固色谱中，下列哪个溶剂的洗脱强度最大( )正己烷甲醇四氢呋喃二氯甲烷. 色谱过程中，固定相对物质起着下列哪种作用( )运输作用滞留作用平衡作用分解作用. 样品在分离时，要求其值住( )之间～～～～. 在用薄层吸收扫描法测定斑点的吸光度时，直线式扫描适用于以下哪种色谱斑点的定量分析( )凹形斑点矩形斑点拖尾斑点规则圆形. 薄层层析中，软板是指( )塑料板铝箔将吸附剂直接铺于板上制成薄层在吸附剂中加入粘合剂制成薄层. 在纸色谱法中，将适量水加到滤纸上为固定相展开剂的色谱分析方法属于下列哪一范畴( )吸附色谱分配色谱离子交换色谱凝胶色谱多选题. 分配色谱中，对支持剂的要求是( )化学惰性多孔性具一定极性与固定相之间有着较大吸附力对被测物有一定吸附能力. 色谱柱的柱效率可以用下列何者表示( )理论塔板数分配系数保留值塔板高度容量因子. 在色谱分析中，对担体的要求是( )表面应是化学惰性的多孔性热稳定性好粒度均匀而细小吸附性强. 液液分配色谱中，固定液和组分分子间的作用力有( )静电力诱导力色散力氢键力化学键. 下列担体，能用于液相色谱的是( )硅藻土氟担体玻璃微球高分子多孔微球薄壳型微珠. 要使分离因子增加，可以( )减小流动相对组分的亲和力增加柱长采用高选择性固定相增加理论塔板数采用细颗粒载体. 下列哪些物质在薄层色谱中用作吸附剂( )硅胶塑料板氧化铝纤维素聚酰胺. 在薄层色谱分析中，采用以下哪些办法减少边缘效应（）层析槽有较好的气密性在层析槽的内壁上悬挂一些浸满展开剂的滤纸条减小吸附剂的活度在层析槽内放置一些装有展开剂的辅助容器减小薄层的厚度. 在分配色谱中．对载体的要求是( )化学情性及多孔性表面积要小与固定液的液膜有较强的吸附力机械强度小不具吸附力. 如何减少中的边缘效应( )用大的层析用小体积层析槽并使溶剂饱和层析槽内贴上滤纸条用大层析板尽量多点几个斑点配伍题. 吸附色谱法分配色谱法离子交换色谱法凝胶色谱法亲和色谱法①以固体吸附剂为固定相，以液体溶剂为流动相的色谱分离方法，称( )②以固定在载体上的液体为固定相．以液体溶剂为流动相的色谱分离方法，称( ). 静电力诱导力色散力氢键力化学键①用极性固定液分离极性组分时，分子间的作用力主要是( )②用非极性固定液分离非极性组分时，分子间的主要作用力是( ). 水硅胶硅油玻璃板硫酸①在液液分配色谱中。
化工原理第二版_(下册)夏清_贾绍义_课后习题解答
第1章蒸馏1.已知含苯0.5（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。
苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。
t（℃） 80.1 85 90 95 100 105x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压PB *，PA*，由于总压P = 99kPa，则由x = (P-PB *)/(PA*-PB*)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平衡t-x图数据。
以t = 80.1℃为例 x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962 同理得到其他温度下液相组成如下表根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线由图可得出当x = 0.5时，相应的温度为92℃2.正戊烷（C5H12）和正己烷（C6H14）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P =13.3kPa下该溶液的平衡数据。
温度 C5H12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C6H14 248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9 饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3解：根据附表数据得出相同温度下C5H12（A）和C6H14（B）的饱和蒸汽压以t = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时 PB* = 1.3kPa查得PA*= 6.843kPa得到其他温度下A¸B的饱和蒸汽压如下表t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3PA*(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300PB*(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250利用拉乌尔定律计算平衡数据平衡液相组成以260.6℃时为例当t= 260.6℃时 x = (P-PB *)/(PA*-PB*)=（13.3-2.826）/（13.3-2.826）= 1 平衡气相组成以260.6℃为例当t= 260.6℃时 y = PA*x/P = 13.3×1/13.3 = 1同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0y 1 0.767 0.733 0.524 0根据平衡数据绘出t-x-y曲线3.利用习题2的数据，计算：⑴相对挥发度；⑵在平均相对挥发度下的x-y数据，并与习题2 的结果相比较。
用油页岩灰制备沸石分子筛及响应面优化
Liquid-solid
Level ratio(A)/(mL·g–1)
Crystallization time(B)/h
Crystallization temperature(C)/℃
–1
3
18
70
0
4
24
80
1
5
30
90
1.3 表征方法 使用 SmartLab-2500PC 型 X 射线衍射仪测定合
investigated based on the Box-Behnken Design (BBD) of a response surface method. The results show that the model established
by the response surface method has a good predictability for the Y value of zeolite, and the Y value of zeolite is improved after
收稿日期：2020–01–02。 修订日期：2020–02–26。 基金项目：国家重点研发专项子课题(SQ2019YFC190273)；国家自然科
学基金(51974323)。 第一作者：刘宝蔓(1995—)，女，硕士研究生。 通信作者：初 茉(1966—)，女，博士，教授。
Received date: 2020–01–02. Revised date: 2020–02–26. First author: LIU Baoman (1995–), female, Master candidate. E-mail: mandy_lbm@ Correspondent authors: CHU Mo (1966–), female, Ph.D., Professor. E-mail: cm@
化工分离过程--第6章-吸附与制备色谱..
只有当两种不同物质的保存参数不同时，才有可能实现它 们之间的分别。
然而，色谱分别不仅与保存参数有
关。从左图可以看出，谱图a和b
中两种组分分别具有一样的保存值，
a
但分别效果却大不一样。谱图a具
有陡峭的色谱峰，因而两组分能得
到完全的分别；谱图b中的色谱峰
b
较为平坦，两峰之间有肯定的重合，
为了定量地定义超载，有人建议：与抱负的线性色谱过程 相比，当容量因子k〔即溶质的安排比〕下降10％时，即为超 载。
阅历说明，在肯定的超载状况下仍有可能得到较好的分别。 为了提高分别的过程效率和降低分别本钱，制备色谱大多在超 载状况下工作。
色谱过程的循环操作原理
用循环操作提高色谱过程效率的一个实例
k
Rf
明显，只要色谱载体对溶质有吸附作用，VR将大于V0。 为了便于测量，也常用保存时间tR而来表达溶质的保存参数， VR=FtR，其中F为流淌相的体积流率。
容量因子〔安排比〕
以上保存参数均与色谱柱的几何尺寸有关。为通用性起 见，可使用容量因子k作为保存参数
k VR V0 V0
容量因子的真实含义是指溶质在固定相〔吸附剂〕 和流淌相之间的安排比，即
特点
扩张床吸
附
应用
扩张床在吸附操作时其床层处 于膨松的亚流化状态，但同时 又保持了较低的返混，因而可 以处理含较多微颗粒的“脏” 料液，如发酵液等，并到达良 好的分别效果；在脱附时则反 向流淌以固定床方式进展。扩 张床吸附将固液分别和吸附分 别集成为一个操作过程，简化 了分别工艺，提高了产品回收 率，是一项应用前景宽阔的生 物分别新技术。
扩张床吸附技术常用的吸附剂 有Streamline〔商品名〕等， 使用该种介质允许的通量范围 可达1～3米/小时，分别效果 可达200平衡级/米。扩张床技 术已用于多种生物制品的分别 过程中。例如，扩张床技术的 应用是基因工程人血清白蛋白 〔rHSA〕得以成功地实现工 业化生产的关键之一。
固体在溶液中的吸附
固体在溶液中的吸附1. 简述测定活性炭在醋酸水溶液中对醋酸的吸附求出活性炭比表面的实验原理。
答：根据固体对气体的单分子层吸附理论，认为固体表面的吸附作用是单分子层吸附，即吸附剂一旦被吸附质占据之后，就不能吸附。
Γ∞为饱和吸附量，即固体完全被吸附质占据，再假定吸附质分子在吸附剂表面上是直立的，每个醋酸分子所占的面积以0.243nm 2计算，则吸附剂的比表面230186.02100.24310A s N a ∞∞Γ∞⨯⨯⨯=Γ=，则只要求出Γ∞，就可以求出吸附剂的比表面。
固体在溶液中吸附量 ： ()m V c c m x 0-==Γ，固体在溶液中吸附符合兰格缪尔吸附等温式： ckck +Γ=Γ∞1 重新整理可得：c c ∞∞Γ+Γ=Γ1k 1 ，以Γc 对c 作图，得一直线，由直线的斜率可求得Г∞，2. 在固体在溶液中的吸附实验中，为了节省时间，如果震荡机一次放不下全部样品，那么，你认为应先放浓度低的还是浓度高的样品去震荡？为什么？答：应该先放浓度低的样品去振荡。
因为在一定的浓度范围里，随着浓度的增大吸附越容易达到平衡，先放浓度小的溶液振荡可节约时间。
3. 在固体在溶液中的吸附实验中，对滴定用的锥形瓶作如下的处理：（1）洗涤后锥形瓶没吹干，（2）用待测液洗涤锥形瓶两次，问对实验有何影响？答：（1）中的情形对实验没有影响，因为在滴定时，只与物质的量有关，而与浓度是无关的。
（2）中的情形对实验是有影响的，将会使实验的结果偏大，用待测液洗涤会使锥形瓶中的物质的量增大。
4. 在固体在溶液中的吸附实验中，如何判断吸附平衡的达到？答: 取少许滴定，前后两次取样量相同，滴定消耗试剂的量在误差允许的范围内，则可判定已经达到了平衡。
5. 固体在溶液中的吸附实验中，活性碳在HAc水溶液中对HAc的吸附达到平衡后溶液的浓度会怎样？答：达到平衡后溶液的浓度将降低到某一值后不再随时间的改变而改变。
6. 在固体在溶液中的吸附实验中，吸附作用与那些因素有关？答：在固体在溶液中的吸附实验中，吸附作用与下列因素有关：（1）温度，固体在溶液中吸附是放热过程，因此，一般温度升高，吸附量减少。
第8章-液固液液色谱法
样品的吸附 能力
样品类型
无吸附
脂肪烃
弱吸附 中等吸附 强吸附
郑枫
烯烃、硫醇、硫醚、单环和双环芳烃、 卤代烃
稠环芳烃、醚类、腈类、硝基化合物和 大多数羰基化合物
醇类、酚类、胺类、酰胺类、亚胺类、 亚砜类、酸类
中国药科大学药分教研室
一般保留规律
① F化物＜Cl化物＜Br化物＜I化物； ② 顺式几何异构体比反式几何异构体保留值大； ③ 官能团之间的分子内氢键将使保留值减小； ④ 极性基团旁边有庞大烷基存在时，保留值减小； ⑤ 环己烷衍生物和甾体化合物的中位取代基比轴端
郑枫
中国药科大学药分教研室
(2)固定液
❖ 固定液可采用气相色谱中常用的某些固定液，如不 同聚合度的聚乙二醇、甲酰胺、丙撑二醇等。然而， 对这些固定液，适合作为流动相的只有非极性链烃， 最多再加入少量（最高10%）的氯仿，四氢呋喃和 其它醚类。所有常见的洗脱液都是这些固定液的良 溶剂。但由于许多有机物样品在上述洗脱液中的溶 解度很小，所以这类体系的适用性是有限的。
❖ 流动相使用前需预先用固定液饱和，或在分析柱前 增加预饱和柱，以避免固定液流失。
郑枫
中国药科大学药分教研室
Thanks for your attention!
郑枫
中国药科大学药分教研室
mL/min，
中国药科大学药分教研室
（2）样品预处理
❖许多生物样品可使用经典液－固吸附色谱来 进行纯化，除去蛋白质等干扰物，然后再进 一步以GC或HPLC等分离分析。
郑枫
中国药科大学药分教研室
（3）制备色谱
❖由于硅胶比较便宜，所以进行分离比较有利， 同时流动相为有机溶剂，容易挥发，便于产 物提取。
郑枫
第三章 溶液吸附
即：溶质2的相对浓度增加，会降低固溶体表面张力，溶质2分凝到表面 引起一定程度的富集。
2、表面分凝
在固溶体内加入的溶质在表面上可形成某种表面键或者 与空间吸附质形成表面物种，都能使表面张力降低，则 此溶质易分凝到表面富集。
（1）表面分凝与能量的关系
若B在A表面上的吸附热大于B的蒸发热，则B在A中的分凝即 可发生。且与A晶体各向异性结构有关。
又：
d d dC dC
n2 RT ~ A 0 n2 N d / d ln C
所以：
溶质2的分子在溶液表面上活动所占面积为：
kT 0 d / d ln C
第二节 Gibbs公式的推广 与表面的分凝
1、Gibbs公式的推广及应用
（1）水为 α相，有机碳氢化合物为β相
Gibbs公式
3、选择二相界面划分面得方法
对多组分体系
dU TdS pdV i dni
内能与其他函数的热力学关系有
U TS pV ni i
对其微分得：
dU TdS SdT pdV Vdp i dni ni di
在恒温恒压下，两式相比有：
由右图可知：选取的分界线SS使 划分面二边溶剂浓度变化曲线之 实线阴影区面积相同。因此，该 界面上溶剂表面过剩量为零。而 分界线右边溶质的虚线阴影区面积 减去左边的面积，相当于溶质的 表面过剩量，其值为正值。 α，β二相内组分1和组分2的总量为：
左 右 总 yc1 n1 (a y)c1 n1 n1
1
若1为溶剂，
0
有：
2 ( )T 2
由化学势：
2 2 RT ln a2
则：
1 a2 2 ( )T ( )T RT ln a2 RT a2
固体从溶液中的吸附
折光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验报告院（系）生化系年级10级专业化工姓名学号10409020课程名称专业基础实验实验日期2012 年11 月29 日实验地点三栋指导老师张红萍一、实验目的：1. 熟悉溶液吸附法测定固体比表面的原理和实验方法。
2. 测定活性炭的比表面。
二、实验原理：1 吸附能力的大小常用吸附量Γ表示之，Γ通常指每克吸附剂上吸附溶质的量。
吸附量Γ的大小与吸附平衡时溶质的浓度c有关，常用的关系式有两个：（1）Freundlich经验公式：Γ= x / m = kc1/ nlgΓ=1/n·lgc + lgk以lgΓ对lgc作图，由斜率和截距可求得参数n和k。
（2）Langmuir吸附方程式：用c/Γ对c作图，由直线的斜率可求得Γ∞，并进一步计算出吸附剂的比表面积S0 ：S0/（m2/g）=三、实验仪器与试剂：.仪器：电动振荡器，分析天平，酸式滴定管，碱式滴定管，具塞锥形瓶，移液管。
药品：活性炭，HAc溶液（0.4 mol·L-1 ），NaOH溶液（0.1 mol·L-1 ），酚酞指示剂。
四、实验步骤：1. 取5 个洗净干燥的带塞锥形瓶，分别放入约1g(准确到0.001g)的活性炭，并将5 个锥形瓶标明号数，用滴定管分别按下列数量加入蒸馏水与醋酸溶液。
2.将各瓶溶液配好以后，用磨口瓶塞塞好，摇动锥形瓶，使活性炭均匀悬浮于醋酸溶液中，然后将瓶放在振荡器中，振荡器温度设定在30℃, 盖好固定板，振荡30min。
3. 振荡结束后，因使用的是颗粒活性炭，可直接从锥形瓶中取上清液分析。
因为吸附后HAC 浓度不同，所取体积也不同。
从1 号瓶中取10.00mL，从2，3号瓶中各取20.00mL 的醋酸溶液，4，5 号瓶中各取40.00mL 的醋酸溶液用标准NaOH 溶液滴定，以酚酞为指示剂，每瓶滴二份，求出吸附平衡后醋酸的浓度。
因为稀溶液较易达到平衡，而浓溶液不易达到平衡，因此滴定分析平衡浓度时，应从稀到浓依次分析。
吸附系数和分配系数
吸附系数和分配系数
吸附系数和分配系数是描述化学物质在不同相之间分布的重要
参数。
吸附系数是指固体表面吸附物质的能力，通常用于描述固体颗粒表面与液态溶液中物质之间的相互作用。
分配系数则是指物质在两种相(通常是液态溶液和固体)之间的分布比例，通常用于描述药物在体内药代动力学方面的应用。
吸附系数和分配系数的值通常受到多种因素的影响，如溶液pH 值、温度、表面积、孔径大小、物质分子大小和化学结构等因素。
此外，吸附系数和分配系数也可以用于评估环境污染物的迁移和转化行为，以及新药物的药代动力学性质等。
因此，吸附系数和分配系数是重要的化学参数，其应用领域广泛，包括环境科学、化学工程、药学和土壤科学等领域。
- 1 -。
固体从溶液中的吸附实验报告
固体从溶液中的吸附实验陈说之南宫帮珍创作院（系）生化系年级 10级专业化工姓名学号课程名称物化实验实验日期 2012 年11月29日实验地址 3栋指导老师一、实验目的：1·熟悉溶液吸附法测定固体比概况的原理和实验方法.2•测定活性炭的比概况.二、实验原理：吸附能力的年夜小经常使用吸附量Γ暗示之.Γ通常指每克吸附剂上吸附溶质的物质的量.吸附量Γ的年夜小与吸附平衡时溶质的浓度C有关, 经常使用的关联式有两个：（1）Freundlich经验公式：式中, x暗示吸附溶质的物质的量（mol）；m 暗示吸附剂的质量（g）；c 暗示吸附平衡时溶液的浓度（mol/L）；k,n暗示经验常数, 由温度、溶剂、吸附质与吸附剂的性质决定.以lg Γ对lgc 作图可得一直线, 由直线的斜率和截距可求得n和k.（2）Langmuir吸附方程：式中, Γ∞暗示饱和吸附量；C 暗示吸附平衡时溶液的浓度；K为常数.用c/Γ对c 作图得一直线, 由此直线的斜率和截距可求得Γ∞, 并进一步计算出吸附剂的比概况积S 0S 0(m 2/g)＝三、实验准备：1.仪器：电动振荡器、分析天平、碱式滴定管、带塞锥形瓶（5个）、移液管、锥形瓶2：药品：活性炭；·ml -3)；NaOH (0.1mol ·ml -3)；酚酞指示剂. 四、实验步伐：1.瓶号1 2 3 4 5 V 醋酸溶液/ml V 蒸馏水/ml 取样量/ml2.3.4.五、注意事项约1g （准确到0.001g ）的活性炭分别放入1—5号洗净干燥的带塞锥形瓶中振荡结束后计算吸附平衡后的醋酸浓度用标准NaOH 溶液从稀到浓滴定, 酚酞为指示剂, 每瓶滴两份 用滴定管分别按下列数量加入蒸馏水与醋酸溶液配好各瓶溶液 用磨口瓶塞塞好摇动锥形放于振荡器中, 温度设定在30°C 盖好固定板, 振荡30min标定器准确浓度1.溶液的浓度配制要准确, 活性炭颗粒要均匀并干燥2. 醋酸是一种有机弱酸, 其离解常数×10-5, 可用标准碱溶液直接滴定, 化学计量点时反应产物是NaAc, 是一种强碱弱酸盐, 其溶液pH 在8.7 左右, 酚酞的颜色变动范围是8-10, 滴定终点时溶液的pH 正处于其内, 因此采纳酚酞做指示剂, 而不用甲基橙和甲基红.直到加入半滴NaOH 标准溶液使试液呈现微红色, 并坚持半分钟内不褪色即为终点.3．变红的溶液在空气中放置后, 因吸收了空气中的CO2, 又酿成无色.4. 以标定的NaOH 标准溶液在保管时若吸收了空气中的CO2, 以它测定醋酸的浓度, 用酚酞做为指示剂, 则测定结果会偏高.为使测定结果准确, 应尽量防止长时间将NaOH 溶液放置于空气中.六、数据处置1、已知 CNaOH=0.1040 mol/L标准滴定醋酸：V HAC=10.00 mlc0 V VCHAC NaoHNaoH*C0=0.3858 mol/L2、利用VV c NaoHNaoHC 样品*= 、 C=mC C 碳1.0*)(0- 求C 、Γ.3、吸附等温线的绘制：以吸附量Γ对平衡浓度C 作出曲线.4、作lg Γ=j1*lgc+lgk5、由c/Γ=1/(Γ∞*K)+C/T ∞得： 求得：Γ∞6、 由Γ∞计算活性炭的比概况积.S.= =3112.966 (m 2/g)1 0.19290 10 1.00420 0.16470 0.022 -0.783 -1.657 7.480 2 0.11574 20 1.00328 0.09848 0.029 -1.007 -1.543 3.439 3 0.05787 20 1.00300 0.04607 0.034 -1.337 -1.470 1.360 4 0.03858 40 1.00600 0.02943 0.035 -1.531 -1.451 0.831 5 0.01929 401.002400.013620.037-1.866 -1.4300.367七、误差分析对实验结果造成影响的原因可能如下：1、活性炭概况上吸附有水分子, 而计算时忽略了被水分子占据的概况积.2、活性炭概况上有小孔, 有的小孔脂肪酸不能钻进去.3、振荡时间过短或过长.4、活性炭在称量过程中, 由于流露于空气中, 会吸附空气中的气体.5、实验过程中温度会对实验结果造成影响.八、思考题1．吸附作用与哪些因素有关？固体吸附剂吸附气体与从溶液中吸附溶质有何分歧？答：吸附作用与温度、压力、溶剂、吸附质和吸附剂性质有关.固体在溶液中的吸附, 除吸附溶质还有溶剂, 液固吸附达到平衡时间更长；固体吸附剂吸附气体受温度、压力及吸附剂和吸附质性质影响：气体吸附是放热过程,温度升高吸附量减少；压力增年夜,吸附量和吸附速率增年夜；一般吸附质分子结构越复杂,被吸附能力越高.2．弗罗因德利希吸附等温式与朗缪尔吸附等温式有何区别？答：朗缪尔吸附等温式是一个理想的吸附公式, 它代表了在均匀概况上,吸附分子彼此没有作用,而且吸附是单分子层情况下吸附达平衡时的规律性, 有饱和吸附量值；弗罗因德利希吸附等温式属于真实吸附, 是经验公式, 但也有理论说明, θ范围比Langmuir 等温式要年夜一些, 没有饱和吸附量值.3．如何加快吸附平衡的达到？如何判断是否达到吸附平衡？答：提高振荡速度；滴定两次分歧时间的醋酸浓度时, 两次消耗NaOH 体积相同, 即可判断吸附已达到平衡.九、实验小结1. 测定固体比概况时所用溶液中溶质的浓度要选择适当, 即初始溶液的浓度以及吸附平衡后的浓度都选择在合适的范围内.既要防止初始浓渡过高招致呈现多分子层吸附, 又要防止平衡后的浓渡过低使吸附达不到饱和.2. 按朗格谬尔吸附等温线的要求, 溶液吸附必需在等温条件下进行, 使盛有样品的磨口锥形瓶置于恒温器中振荡, 使之达到平衡.本实验是在空气浴中将盛有样品的磨口锥形瓶置于振荡器上振荡.实验过程中温度会有变动, 这样会影响测定结果.3．由实验结果可知, 活性炭在醋酸溶液中的吸附为单分子层吸附,可用Langmuir 吸附等温式表征其吸附特性.用溶液吸附法测定活性炭比概况积, 不需要特殊仪器, 但测定过程中要防止溶剂挥发, 以免引起丈量误差.另外, 由于忽略界面上被溶剂占据部份, 因此由这一方法所测得的比概况积一般偏小.但由于方法简便, 可以作为了解固体吸附剂特性的一种简便方法.。
实验四、分配系数的测定(ben-shui)ppt课件
数据记录与处理
滴定耗碱量（ml） 实验温度：
大气压：
编号
1
2
3
4
水层
苯层
数据记录与处理
苯甲酸在两相中的浓度（mol/l）
实验温度：
大气压：
编号
1
23Biblioteka 4C水层C苯层
根据上面滴定结果，分别计算3种溶液的 苯相和水相中苯甲酸的浓度（以mol/l表 示），求C水层／C苯层值，看是否为常数， 并给予解释。再计算 及C水/C2三，看哪 一种是常数。由此我们将获得什么结论？
K＝C2A/CB
所以，可以结合两个式子，确定苯甲酸 在苯和水中的分子形态。
实验仪器与试剂
分液漏斗:125 ml 4个/组 碱式滴定管:25ml 2支/组 移液管: 25ml 2支/组；5ml 2ml 各1支/组； 锥形瓶：2个/组 苯甲酸：分析纯 苯 NaOH标准溶液：0.05mol/L 酚酞指示剂
水层的分析
用带刻度的移液管吸取5ml下层溶液， 放进干洁的锥形瓶，加入25ml蒸馏水，以 酚酞为指示剂，用0.05mol/l的NaOH滴定。
苯层的分析
用移液管吸取2ml上层溶液于锥形瓶中， 加入25ml蒸馏水，以酚酞作指示剂，以 0.05mol/l的NaOH滴定。
对1，2，3分液漏斗中的每个水相和苯 相所含的苯甲酸分别进行测定。
实验原理?分配定律在定温定压情况下当一种溶质溶解在两种互不相溶的溶剂中时在两相中既不发生解离也不发生缔合则该溶质在两相中的浓度比值为一常数
分配系数的测定
药学实验教学中心 秦琴
实验目的
1．测定苯甲酸在苯和水体系中的分配系数 。 2．了解物质在两相间的分配情况和分子的形
态。
实验原理
化工原理下2-1气体吸收的相平衡关系
3. y～x 关系
若溶质在气、液相中的组成分别以摩尔分率y、 x表示，则亨利定律可写成:
y*=mx x——液相中溶质的摩尔分率； y*——与液相成平衡的气相中溶质的摩尔分率； m——相平衡常数，或称为分配系数，无因次。
溶解度 注意 ～相平衡常数
m小
① 易溶气体； ② 难溶气体。
m大
4. Y～X 关系
Y 0.266 6 X 5.6 10 4 m 4.75 10
*
X * X , 能发生吸收 推动力为 , X * X (5.6 2.81) 106 2.79106
小结 • 判断传质的方向，不能简单地把气液相的浓 度进行对比，而把某相的实际浓度和另一相 “换算”的平衡浓度相比较。 • 由于气、液相的浓度表示方式多样，传质过 程的推动力的表达方式多样。 • 在图上，要能够直观地理解推动力。
解：查表得在30℃时，氧气在水中的 亨利系数E＝4.81×106kPa,
E 4.81106 相平衡常数m ＝ ＝4 104 .75 P 101.33 y 0.21 Y 0.266 已知y=0.21 1 y 1 0.21
p Py 101.33kPa 0.21 21.3kPa
按照可感染人类的高致病性病原微生物菌毒种或样本运输管理规定要求运输至具有从事埃博拉病毒相关实验活动资质的实验室20按照可感染人类的高致病性病原微生物菌毒种或样本运输管理规定要求运输至具有从事埃博拉病毒相关实验活动资质的实验室溶解度系数h与亨利系数e的关系设溶液的体积为v浓度为ckmolam分别为溶质a和溶剂s的摩尔质量则溶质a的总量为cvkmol于是溶质a在液相cvcmcvmcm按照可感染人类的高致病性病原微生物菌毒种或样本运输管理规定要求运输至具有从事埃博拉病毒相关实验活动资质的实验室对稀溶液c值很小则c1可简化为按照可感染人类的高致病性病原微生物菌毒种或样本运输管理规定要求运输至具有从事埃博拉病毒相关实验活动资质的实验室相平衡常数m与亨利系数h的关系由理想气体分压定律可知ppy同理ppy代入pex得与ymx比较得按照可感染人类的高致病性病原微生物菌毒种或样本运输管理规定要求运输至具有从事埃博拉病毒相关实验活动资质的实验室亨利定律几种表达式中系数的比较表达式系数名称单位影响因素方向关系ex亨利系数kpa温度系数大温度系数大无因次温度按照可感染人类的高致病性病原微生物菌毒种或样本运输管理规定要求运输至具有从事埃博拉病毒相关实验活动资质的实验室例
两个计算二组分液-固吸附表面过剩的经验公式
两个计算二组分液-固吸附表面过剩的经验公式
耿信鹏;耿信笃
【期刊名称】《西北纺织工学院学报》
【年(卷),期】1988(000)003
【摘要】以文献发表的67组实验数据依据,研究了用两个经验公式计算二组分全
浓度范围内液—固吸附的表面过剩值。
依据两个经验方程,用微机对这些实验数据
进行拟合,求出对应于每个吸附体系中经验方程的一系列参数值和非线性相关系数r。
由对这些体系中r值大小的统计结果表明,在其规定范围内,用这两个经验方程计算
表面过剩值是满意的。
【总页数】9页(P12-20)
【作者】耿信鹏;耿信笃
【作者单位】纺化系;西北大学化学系
【正文语种】中文
【中图分类】TS107.6
【相关文献】
1.复杂组分气固吸附相平衡的计算及等温线拟合 [J], 曾嵘;关建郁
2.全浓度二组分体系液—固吸附计量置换模型的研究：Ⅰ.理论模型 [J], 耿信鹏
3.第三组分对阴离子表面活性剂在液／固界面吸附的影响 [J], 林景;张常群
4.阳离子表面活性剂在固-液界面上的吸附机制 [J], 沈立
5.全浓度二组分体系液－固吸附计量置换模型的研究──Ⅱ模型比较及参数表征 [J], 耿信鹏;陈禹银
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
应用Wilson方程和均相溶液理论计算固液吸附平衡_史奇冰
第33卷第3期2005年6月化 学 工 程C HEM IC A L ENG I N EER I NG (C H I NA )V o.l 33N o .3Jun .2005基金项目:国家自然科学基金资助项目(20076001)作者简介:史奇冰(1979 ),男,硕士研究生,从事化工分离技术研究,E-m ai:l u s afabc @sohu .co m;李春喜,通讯联系人,北京化工大学100号信箱,电话:(010)64444911(O ),E -ma i :l licx @m ai.l bu ct 。
应用W ilson 方程和均相溶液理论计算固液吸附平衡史奇冰,李春喜,卢贵武,王子镐(北京化工大学化学工程学院,北京 100029)摘要:固液吸附平衡计算对于吸附分离设计具有重要意义。
采用吸附质-固体溶液理论并用W ilson 方程描述各组分之间的相互作用,计算了6个烃类二元液体混合物在分子筛N aX 和KBaY 、硅凝胶和活性炭上的吸附平衡数据,进一步考察了该理论的适用性和计算精度。
结果表明,该理论模型可以较好地关联二元液相混合物在固体表面的吸附等温线,关联结果的总平均相对偏差为5.0%,而且该模型可以预测其他温度下的吸附平衡,预测精度也在5%之内。
关键词:固液吸附;吸附平衡;吸附等温线;模型中图分类号:TQ 013.1 文献标识码:A 文章编号:1005-9954(2005)03-0047-04Calc ulati on of soli d -liqui d adsorption equilibri u m w ithW ilsonequation and ho m oge neous sol uti on theoryS H I Q -i bing ,LI Chun -x,i LU Gu-i w u ,W ANG Z -i hao(Co llege of Che m ical Eng i n eeri n g ,Be iji n g Un i v ersity of Che m ical Techno l o gy ,B eiji n g 100029,Ch i n a)Abst ract :Ca lculati o n of solid -li q u i d adsorption equili b ria is o f grea t si g n ificance for the design o f adsorption separati o n pr ocesses .By using the adsorbate -so lid so l u tion theory proposed by Berti et a.l in 1999and W ilson equation for descri b i n g interactions a m ong adsorbates and adsorbent co m ponents ,the adsorption isother m s for six hydrocarbon b i n ary m ixtures on zeo lite ,silica gel and acti v e carbon w ere correlated successfully ,wh ich further j u stified the app licab ility and accuracy of the theory .It sho w s tha t average co rrelati o n accuracy for si x binarysyste m s is 5.0%,and the mode l para m eters obta i n ed at one te m perature can be used to pred i c t the adsorption iso ther m s at other te m pera t u res as w e llw ithin accuracy o f 5%.K ey w ords :so li d -liquid adsor pti o n ;adsor pti o n equ ili b ria ;adsor pti o n isother m ;m odel 吸附分离技术具有高效低能耗的特点,因此在化工分离和环境污染治理方面获得了广泛的应用。
强磁场下液固界面溶质迁移及再分配
强磁场下液/固界面溶质迁移及再分配1.前言众所周之，所有的物质都具有磁性。
磁性的产生源于电子的轨道和自旋运动及电子之间的交互作用。
按照物质对磁场的表现行为，它们可以分为五类：抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性。
其中，铁磁性和亚铁磁性材料通常被认为是磁性材料，而其它三种由于磁性很弱被称为非磁性材料。
在超导磁铁技术成熟之前，普遍应用于电磁材料制备的是普通直流磁场。
由于磁场强度低，它对材料的影响主要集中在磁性材料上，而对非磁性材料，也仅限于对材料的宏观作用(如Lorentz力)。
上世纪80年代，随着低温超导技术的日趋成熟，超导直流强磁场的广泛应用成为可能，这极大的推动了EPM的发展。
不同于普通直流磁场的宏观作用力，强磁场能够将高强度的能量无接触地传递并作用于物质的微观范围内，如改变原子的排列、匹配和迁移等行为，从而对材料的组织和性能产生重要的影响[1-3]。
强磁场的诞生，使EPM在非磁性材料方面的发展产生了革命性的变化。
它使得非磁性材料在普通直流磁场下受到的一般可忽略的磁化力得到极大加强，从而能够对非磁性材料的组织结构产生重大影响。
磁化力一般分为两种，一种是使物质旋转到磁场某一方向的“取向”磁化力(类似于指南针指向北极)，另外一种是吸引铁磁性和顺磁性物质或排斥抗磁性物质的“梯度”磁化力。
前者主要应用于晶体排列，而后者则主要应用于磁分离、磁悬浮和材料磁化率的测量上。
强磁场已经广泛应用于各种材料电磁过程中，如合金的凝固、相变、气相沉积[4]、电沉积[5]和电磁流铸等，并已经逐渐发展成为一个新的科学分枝，称为“强磁场材料科学”。
金属合金在从液相线冷却到“糊状区”时，初生的晶体会被液态介质所包围，这意味着此时如果施加一外力，它们的析出行为很容易被改变。
在施加磁场的合金凝固过程中，会诱发出作用于初生晶体上的磁化力，从而对合金的铸态组织产生一定影响。
其影响主要表现在晶体取向的改变和迁移上：1)晶体取向的改变早在上世纪80年代初，Mikelson等人[6]就发现A1-Cu、Cd-Zn和Bi-Cd合金中的金属间化合物在1.5Tesla磁场中形成了规则排列的组织，得到磁场能使具有较强磁各向异性的材料发生取向的结论，并提出了磁各向异性晶体在均恒磁场中受到力矩作用而发生旋转取向的理论。
固体在溶液中的吸附
实验报告 溶液吸附法测固体比表面积一．实验目的1． 用次甲基蓝水溶液吸附法测定颗粒活性炭的比表面积 2． 了解溶液吸附法测定比表面积的基本原理二．实验原理对于比表面积很大的多孔性或高度分散的吸附剂，像活性炭和硅胶等，在溶液中有较强的吸附能力。
由于吸附剂表面结构的不同，对不同的吸附质有着不同的相互作用，因而，吸附剂能够从混合溶液中有选择地把某一种溶质吸附。
这种吸附能力的选择性在工业上有着广泛的应用，如糖的脱色提纯等。
吸附能力的大小常用吸附量Г表示。
Г通常指每克吸附剂上吸附溶质的量。
在恒定的温度下，吸附量和吸附质在溶液中的平衡浓度c 有关，弗朗特里希从吸附量和平衡浓度的关系曲线，得一经验方程1n xkc mΓ== ⑴ 式中：x 为吸附溶质的量，以mol 为单位；m 为吸附剂的质量，以g 为单位；c 为吸附平衡时溶液的浓度，以mo l ·dm -3为单位；k 和n 都是经验常数，由温度、溶剂、吸附质的性质所决定（一般n>1）。
将⑴式取对数，可得下式131311lglg lgn nnck mol g n mol dm moldm g ----Γ=+ ⑵因此根据方程以lg[Γ/(1mol g -)]对[lgc/(3mol dm -)]作图，可得一直线，由斜率和截距可求得n 及k 。
⑴式纯系经验方程式，只适用于浓度不太大和不太小的溶液。
从表面上看，k 为c=13mol dm -时的Г，但这时⑴式可能已不适用。
一般吸附剂和吸附质改变时，n 改变不大而k 值变化很大。
朗格缪尔吸附方程式系基于吸附过程的理论考虑，认为吸附是单分子层吸附，即吸附剂一旦被吸附质占据之后，就不能再吸附；在吸附平衡时，吸附和脱附达成平衡。
设∞Γ为饱和吸附量，即表面被吸附质铺满单分子层时的吸附量。
在平衡浓度为c 时的吸附量Г由 式1cKcK∞Γ=Γ+ ⑶表示。
将⑶式重新整理，可得11c c K ∞∞=+ΓΓΓ ⑷做c/Г对c 的图，得一直线。
溶液吸附法
Γ∞
Γ(g·g－1) Γ∞(g·g－1)
0
单位质量固体表面上吸附溶质的质量
吸附达到饱和时固体的吸附量
c(g·g－1)
实验原理
硅胶的饱和吸附量Γ∞与其比表面A 间关系为：
A＝Γ∞×σ ＝Γ∞×2.45×103(m2·g－1)
？
每克次甲基兰分子覆盖的面积
Γ∞的测定方法： 将定量的硅胶与一定量的次甲基兰溶液混
4. 样品振荡2h后，分别取5mL 吸附平衡溶液的澄清液放入2只 100mL容量瓶中，用蒸馏水稀释到刻度后测定其吸光度，以备 计算次甲基蓝溶液经硅胶吸附达平衡时的浓度c 。
实验数据处理
1.作工作曲线：以次甲基蓝标准溶液的浓度对吸光度作图，所得 直线即工作曲线。
2. 将实验测定的吸附前后溶液的吸光度，从工作曲线上查得 对应的浓度并乘以稀释倍数即为c 0和c 。
实验目的
1．用溶液吸附法测定硅胶的比表面 2．了解溶液吸附法测定比表面的基本原理
实验原理
比表面
单位质量(或单位体积)的物质所具有的 表面积，其数值与系统分散程度有关
测 定固 方体 法
()
BET低温吸附法 电子显微镜法 气相色谱法 溶液吸附法
需要复杂的仪 器装置或较长 的实验时间
实验原理
在一定的浓度范围内，硅胶对次甲基蓝的吸附是 单分子层吸附。符合朗格缪尔(Langmuir)吸附等温式。 当吸附达到饱和后，吸附与脱附处于动态平衡。
3. 将c0及c 按下式计算饱和吸附量Г∞及硅胶样品的比表面积A：
Γ∞(∕ g·g－1 )＝
w溶液 / g (c0 / ppm c / ppm)106 w硅胶 / g
A (∕m2·g－1 ) ＝Γ∞×2.45×103
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第13卷第1期纺织高校基础科学学报Vol.13,No.1 2000年3月BASIC SCIENCES JOURNAL OF TEXTILE UNIVERSITIES March,2000稀溶液中溶质的固/液吸附体积及分配系数耿信鹏,郭雅妮(西北纺织工学院化学化工系,陕西西安710048)摘要:对稀溶液中溶质的固/液吸附体系,首次提出了根据吸附分子体积和实验条件下吸附等温线中的最大吸附量计算单位质量吸附剂的吸附体积或吸附空间的方法.此法适用于单层吸附,也适用于多层吸附和具有亲水亲油结构的表面活性剂分子的胶团吸附.由此,吸附质的表面相浓度C S具有真实浓度的含义,相应地,计算得到的溶质的固/液分配系数P A就有了准确值.分别计算由溴代十二烷基三甲铵(DTAB)和溴代十六烷基三甲铵(C TAB)与羊毛纤维构成的液/固体系分配系数等,为溶质吸附的热力学研究奠定了基础.关键词:吸附;表面活性剂;吸附体积;分配系数中图分类号:O64.31文献标识码:A文章编号:1006-8341(2000)01-0001-050引言溶质的固/液分配系数是计算吸附标准热力学函数变化的依据[1].计算溶质在固/液两相间分配系数的关键是确定溶质在固体表面相的浓度,该浓度值是根据吸附前后溶液本体相溶质浓度的变化计算而得到的吸附量数值(稀溶液中)或表面过剩值(浓溶液中)间接计算求得的.由于溶质吸附量或表面过剩值并非溶质在表面相的浓度,因此,由前者求得后者的计算合理与否,将直接关系到分配系数的准确度.Espinosa-Jimenez M.等[2~4]为使计算而得的平衡吸附量M eq(mol/kg)具有表面浓度的含义,人为地引入体积项V为1dm3/kg,而使表面浓度(M eq/V)的单位成为mol/dm3.这种将吸附体积规定为1dm3/kg显然很随意.赵振国等[5]考虑了吸附层厚度t(m),依据C S=n S/(ts)求得表面相浓度C S.其中:n S为以单位质量吸附剂上吸附的溶质的量(mol/g),S为固体比表面(m2/g).吸附层厚度根据吸附分子定向方式决定,较难确定,因此设定为单层吸附分子平躺于表面时的高度,并对直链有机物取0.6nm.显然,对于吸附分子其它定向方式的吸附层厚度仍未确定.本文作者曾研究溶质和溶剂同时被吸附剂吸附且吸附限于单分子层的体系[1],由表观吸附量求得溶质和溶剂的绝X收稿日期:1999-11-22基金项目:陕西省自然科学基金资助项目(97H15)作者简介:耿信鹏(1948-),男(汉族),陕西山阳人,西北纺织工学院教授,从事物理化学方面的研究.2纺织高校基础科学学报第13卷对吸附量,并采用理想吸附层的概念,求得溶质在表面相的吸附浓度C S1为C S1=1/[M1Q1+M2n S2/(Q2n S1)],式中n S1,n S2分别代表溶质和溶剂在表面上的绝对吸附量,而M1,M2及Q1,Q2分别代表溶质和溶剂的摩尔质量以及一定温度下溶质和溶剂的密度.由上式得到的分配系数按计量置换模型,进一步求得热力学函数变量及其分量是可行的.然而,对于溶质的多分子层吸附,特别是对于具有双亲结构的表面活性剂分子在表面上能形成胶团吸附,其在固/液两相分配系数的计算,尚未见改进的报道.本文对此进行研究.1计算依据稀溶液中,假设吸附相是理想的,即本体相和表面相溶质的活度均为1,则溶质的分配系数P A可以表示为P A=C S/C=n S/(VC)=n S/(tSC),(1)其中V为单位质量吸附剂的吸附体积或吸附空间,C为体相浓度,其余量的含义同上.式中的吸附体积对于多分子层吸附而言,不限于溶质单分子层吸附中以平躺方式占满表面(饱和吸附)时的占有体积,而是在实验条件下溶质以多层吸附或胶团吸附时最大占有体积.因此,可称其为单位质量吸附剂的吸附空间.正如溶液体相中的体积可容纳实验条件下最浓的溶液一样.吸附空间V可表示为吸附剂比表面S与吸附层厚度t的乘积,即V=tS.(2)相应地,(2)式中的t即为实验条件下溶质分子的最大吸附厚度,可表示为t=(A b/A.)L,(3)其中A b为吸附分子的面积,A.为达到最大吸附时吸附分子的平均占有面积,A b/A.相当于吸附层数(对于多层吸附,A b>A.)或表面覆盖度(单层吸附,A b<A.),L为一个吸附分子的长度或厚度.若设V0为一个吸附分子的体积,则V0=A b L,(4)故(3)式变为t=V0/A..(5)将(5)式代入(2)式,有V=V0#(S/A.),(6)式中S/A.相当于每克固体表面相吸附分子数.一个吸附分子的体积V0可根据分子结构(键长、键角及分子立体形状)计算而得;比表面S可测;吸附分子平均占有面积A.可由下式计算而得:A.=1/(#max N0)(7)式中#max为实验条件下单位面积固体上吸附分子最大吸附量,N0为阿佛德罗常数,(N0= 6.0223@1023mol-1).结合(7)式,把(6)式代入(1)式,得P A=n S/(N0V0S#max C j),(8)式中S#ma x若以n S max(实验条件下,单位质量吸附剂上的最大吸附量,mol#g-1)代替,则进一步可省去测比表面的步骤,则有P A=n S/(N0V0n S max C).(9)相应地,吸附体积为V =N 0V 0n S max .(10)吸附表面相浓度为C S =n s /(N 0V 0n S m ax ).(11)以上推导过程中并未对吸附层数作出限制,因此(9)式对单层或多层吸附均适用.对于单分子层吸附,(9)式中的n S ma x 即为单分子层饱和吸附量n ]而已.(9)式中引入V 0的方便之处在于计算P A 时不受吸附分子取向的影响.2 实验材料及方法溴代十六烷基三甲铵(C TAB)和溴代十二烷基三甲铵(D TAB)均为Sigma 公司的超纯试剂(>99%).酸性橙Ò用无水乙醇/水混合溶液重结晶3次.氯仿、KBr 均为分析纯试剂.毛纤维切成1cm 长的64S 美利奴澳毛,先后分别用无水乙醚和无水乙醇在大容量Soxhlet 提取器中抽提15d,然后用二次蒸馏水充分漂洗、浸泡,室温下晾干,再真空干燥至恒重,用低温氮气法测其比表面为0.24m 2#g -1.水为电导水.实验方法见文献[6].图1 C n H 2n+1N(CH 3)+3离子结构(n =12,l =2.3nm;n =16,l =2.8nm)3 实验结果与讨论3.1 吸附体积从分子结构看,C TAB 和DTAB 的阳离子C 16H 35N(C H 3)+3和C 12H 25N(C H 3)+3均为棒状,这与C 12H 25SO 4-离子结构[5]非常类似,如图1所示.若将离子视为圆柱体,将)N(CH 3)+3端基(实为四面体)视为球形底,碳氢链长C n H 2n+1)与N 原子(四面体中心)至四面体底的距离之和视为圆柱长,则可根据其离子结构求得DTAB 和C TAB 的吸附离子体积分别为1.81nm 3和2.20nm 3.依据(10)式,便可由DTAB 和CTAB 在25e 下与羊毛纤维构成的液/固吸附体系中的最大吸附量n Smax (取自表25),求得相应吸附体系的单位质量吸附剂的吸附体积或吸附空间,如表1所示.显然,V 代表单位质量毛纤维表面吸附表面活性剂的最大容量,与吸附质、吸附剂、温度、介质等因素密切相关.因此,文献[2~4]对所有吸附体系均取V 为1dm 3#kg -1是欠妥的,由此计算溶质的固/液分配系数也必然产生疑问.表1 25e 时毛纤维上的最大吸附量及吸附体积体系C TAB(无盐)CTAB(含盐)DTAB(无盐)DTAB(含盐)n S max /(L mol #g -1)136.1246.260.936.54V /(d m 3#kg -1)1.803@10-13.262@10-16.638@10-23.983@10-23.2 DTAB 和C TAB 的分配系数P A25e 时毛纤维自水溶液中吸附DTAB 和C TAB 的吸附等温线数据列于表25.由表25中所列吸附量n S 值很容易得到实验条件下单位质量羊毛纤维上吸附分子的最大吸附量,如表1所示.将上述数据及V 0代入(8)式,便得DTAB 和C TAB 在相应条件下随溶液体相浓度变化3第1期 稀溶液中溶质的固/液吸附体积及分配系数的分配系数P A,如表2表5所示.可以看出,对于DTAB,无论体系是否含有KBr,P A均随浓度增大而减小.对于CTAB,无论体系是否含有KBr,在约2.0@10-5mol/dm3以上,与DTAB的情况相似,即P A随浓度增大而减小;但在此浓度以下,P A则随浓度增大而增大.前一种变化规律符合一般的情形,显示溶质自发吸附于羊毛纤维表面的必然结果;后一种变化规律实属罕见,可能暗示分子对于溶质分子的某种/助吸附0作用.对此,值得深入探讨.表225e毛/D TAB(p H=6.2,无盐)体系中的分配系数C/L mol#d m-3n S/L mol#g-1C S/mmol#d m-3P AC/L mol#dm-3n S/L mol#g-1C S/mmol#dm-3P A4.25 1.89228.50670638410.47157.7410.7 12.8 4.68170.525509100025.21379.8379.8 63.16.781102.21619612548.25727.0118.7 17810.76162.1910.61570060.90917.458.43表325e毛/DTAB(p H=6.2,0.1mol#dm-3KBr)体系中的分配系数C/L mol#d m-3n S/L mol#g-1C S/mmol#d m-3P AC/L mol#dm-3n S/L mol#g-1C S/mmol#dm-3P A31.0 1.22630.78992.9215021.35536.0249.3 104 2.47562.14597.5325024.27609.4187.5 537.5 6.833171.6319.2577536.54917.6158.9 137515.75395.5287.6表425e毛/C TAB(p H=6.2,无盐)体系中的分配系数C/L mol#d m-3n S/L mol#g-1C S/mmol#d m-3P AC/L mol#dm-3n S/L mol#g-1C S/mmol#dm-3P A11.20.472 2.617233.7394.040.18222.8565.5 13.9 1.215 6.739484.8675.060.60336.1497.9 16.79 4.36824.231443125093.87520.6416.5 20.7519.49108.152092570136.1754.8293.7 60.6320.99116.419203548124.5690.4194.6 91.5022.73126.11378606398.91548.590.47表525e毛/C TAB(p H=6.2,0.1mol#dm-3KBr)体系中的分配系数C/L mol#d m-3n S/L mol#g-1C S/mmol#d m-3P AC/L mol#dm-3n S/L mol#g-1C S/mmol#dm-3P A7.160.3240.993138.783.033.44102.51235 12.5 1.692 5.188415.0144.046.42142.3988.3 14.09.66029.612115348.070.27215.4619.0 21.019.5159.812848727.5106.9327.7450.5 45.034.55105.923543500246.2754.6215.6 4纺织高校基础科学学报第13卷上述计算的分配系数P A ,由于并未人为地引入体积项,而是依据吸附等温线(确定n S ,C 和n S max ),特别是吸附分子体积V 0求得.因此,它反映了吸附分子在固/液两相分配的实际状况,比以往由分配系数求$G 的不确定性更为合理,并为准确计算吸附置换过程中DTAB 和CTAB 的Gibbs 函数变化及其分量[7]奠定了基础.参考文献:[1] GENG Xinpeng.Study on the fracions of thermodynamic function changes for both adsorption and desorp tion from aliquid -solid system[J].Thermochimica Acta,1998,308:131.[2] ESPINOSA -JIME NEZ M,GIMENEZ -MARTIN E,ONTIVEROS -ORTE GA A.Absorption of N -cetylp yrid-i nium chlo -ride on leacril fibers:kinetics and thermodynamics[J].Textile Res J,1997,67(9):677.[3] ALBERGHINA G,LONGO M L,TORRE M.Adsorption thermodynamics and diffusion of disperse anthraquinonedyes in acetate fibre[J].Dyes Pi gments,1983,4:49.[4] DAI M.The effect of zeta poten tial of activated carbon on the adsorption of dyes from aqueous solution[J].J ColloidInterface Sci,1994,164:223.[5] 朱王步瑶,赵振国.界面化学基础[M].北京:化学工业出版社,1996.294,72.[6] 郭雅妮,耿信鹏.溶液中羊毛纤维对溴代烷基三甲铵的吸附作用[A].见:中国化学会物理化学专业委员会主编.第八届全国胶体与界面科学研讨会论文摘要集[C].扬州:扬州大学出版社,1999.3233.[7] 耿信鹏.毛吸附溴代烷基三甲铵的Gibbs 函变及其分量的研究[A].见:中国化学会物理化学专业委员会主编.第八届全国胶体与界面科学研讨会论文摘要集[C].扬州:扬州大学出版社,1999.3435.Adsorption volume and partition coefficient of adsorbatebetween solid and liquid phase in dilute solutionGE NG Xin -peng GUO Ya -ni(Department of Chemistry &Chemical Eng.,NWITS T ,Xi .an 710048,Chi na)Abstract:A method to calculate quantitatively the adsorption volume or adsorption space of per mass of adsorbent derived from both the adsorbed molecule volume and the maximum adsorbance of a solute in an adsorption isotherm under a given experimential condition is presented firstly for a solid/liquid adsorption system of the solute in a dilute aqueous solution.This method is suitable for not only mono -layer adsorption,but also man-i layer adsorption and micelle adsorpion of surfactant constructed by hy -drophile and lipophile groups.Therefore,the surface concentration of the adsorbate,C S ,deduced from the adsorption volume is possessed of the meaning of true concentration,and the value of the patition coefficient of the adsorbate between solid and liquid phass,P A ,attained by the C S and the C,solution concentration of the adsorbate,can be accurate.The foregoing a set of calculations are presented for the solid -liquid adsorption systems consisted of the wool fiber and separately dodecyltrimethy-l ammonium bromide (DTAB)and hexad ecyltrimethy-l ammonium bromide (C TAB)in this paper.This provides a strong basis for adsorption thermodynamic investigation of adsorbate.Key words:adsorption;surfactant;adsorption volume;partition coefficient5第1期 稀溶液中溶质的固/液吸附体积及分配系数。