吸附与吸收净化..

3、吸附等温线
在恒定温度下，测定出固体吸附气体的量，并将 在不同压力下的吸附量对气相压力(或相对压力) 作图，得到的曲线称为吸附等温线。
q=x/m
q=f(T,p)
q’=v/m
q=f(p)T q=f(p/pa)T
• 第Ⅰ类吸附等温线一般属单分子层吸附， 因而称为单分子层吸附型等温线或 Langmuir型吸附等温线。在远低于饱和 蒸气压P。时，固体就吸满了单分子层， 此时的吸附量称为饱和吸附量Vm。
3）在各层的水平方向上，吸附分子间没有相互 作用力。 4）如果压力接近相应温度下气体的饱和蒸气压 时，吸附量为无穷大。
V KP Vm ( P0 P)[1 ( K 1) P / P0 ]
第一层：
a1ps0= b1s1
设
a1 p y b1 ai p x bi
s1= ys0 同理可得：第i层 aipsi-1= bisi 设 Si= xSi-1 所以就有： Si= xSi-1= x i-1S1 Si= 设
S
2 1
QT T
S S2 S1
吉布斯函数G：
G H TS
根据热力学知识，在等温等压的自发吸附过
程中(无论物理吸附还是化学吸附)
∵ △G = △H -T△S ；△G < 0 ；△S < 0 ；
∴ △H ＝ △G + T△S < 0
表明：吸附过程△H < 0，放热。物理吸附 放热0-20kJ/mol；化学吸附80-400kJ/mol
• 气相分子碰撞到吸附剂表面并被吸附的几率在 整个表面是一样的，即整个表面的能量是均匀 的。 • 吸附分子离开表面回到气相的几率与表面上相 邻点是否被占据无关，这说明吸附质分子间作 用力是可以忽略的。
k1S1 k2 PS0 k2 P(S S1 )
S1 S
k1 k2 P(1 )
子层吸附和毛细管凝聚。与第Ⅳ类等温
线的高压部分相似。第Ⅴ类和第Ⅳ类等
温线反映了多孔性吸附剂的孔结构特性。
二、吸附等温方程
1、Langmuir方程式：
假设：动态平衡
• 吸附能力来自力场的不饱和。吸附质分子只能
碰撞到吸附剂的空白表面上才能被吸附，如果 碰到已吸附分子的表面上则发生弹性反射。这 说明吸附剂表面的分子只能形成单分子层。
• 第Ⅳ类吸附等温线在低压下是凸的，表 明吸附质和吸附剂有相当强的亲和力。 同时，低压下形成单分子层，压力增大 时由多分子层吸附逐渐产生毛细管疑结， 所以吸附急剧增大，直到吸附剂的毛细 孔装满吸附质，吸附量不再增加而达到 饱和。
• 第Ⅴ类吸附等温线低压时是凹的，与
第Ⅲ类相似，随压力增大，也发生多分

由上图直线的斜率及截距可以求得Vm及b 值。并且Vm可以与固体的表面积联系起 来：
Vm S N A A0 V0
Langmuirபைடு நூலகம்程式的讨论
（1）当压力很低或吸附很弱时，bP ＜＜1，1+bP≈1，θ ≈bP, θ∝P, 这 说明吸附量与被吸附气体的压力成 正比；
（2）当压力足够高或吸附很强时，
• 第Ⅱ类吸附等温线称为S型等温线，是 常见的物理吸附等温线。其特点是在低 压时先形成单分子层吸附，拐点B处可 认为达到单分子层的饱和吸附，吸附量 为Vm。随着压力再增加逐渐发生多分子 层吸附。当压力接近P。时，吸附量又 急剧上升，表明被吸附的气体己开始凝 结为液相。
• 第Ⅲ类吸附等温线比较少见。在低压下 等温线是凹的，表明吸附质与吸附剂之 间的相互作用很弱。但压力稍增加，吸 附量即急剧增大，压力接近P。时曲线与 第Ⅱ类的相似，说明吸附剂表面上由多 层吸附逐渐转变为吸附质的凝聚。
bP＞＞1，则θ=1，说明在这种情 况下，吸附量接近于单分子层饱和
吸附量Vm，不再与压力有关。
（3）在中等压力范围，θ与P的关系 符合Langmuir 等温式。
2、 BET吸附等温方程
Brunauer, Emmett, Teller
1）第一层吸附条件与Langmuir相同。即第一层是吸附 质分子和吸附剂表面直接借吸附力而结合到表面上。 2）第二层以上的吸附热等于吸附质的液化热。气体分 子碰到被吸附分子上，由于吸附质分子间存在范氏引 力也有被吸附的可能，所以吸附是多分子层的。这样 第二层以上的吸附力都是与蒸气分子的凝聚力相同的， 因此除了第一层的吸附热有特殊值外，其余各层的吸 附热都是吸附热的凝聚热，因而都是相等的。
k2 P k 2 / k1 P k1 k 2 P 1 k 2 / k1 P
k2 / k1 b
bP V / Vm 1 bP
bP 1 bP
P 1 P V Vmb Vm
1 1 1 V Vm VmbP
1 1 1 V Vm Vm bP
以1/V对1/P作图可得一直线。这一关系得到了广泛的 实验证实，如下图所示。
附，这种吸附与气体凝聚成液体的过程相类似。

化学吸附：气体分子与固体表面上的分子、原 子以键力作用而被吸附，此时分子发生变形甚 至解离成离子，就像进行化学反应，是一个包 括电子转移、原子重排、键的断裂与形成等化
学变化的过程。
2、吸附热
焓:是人们定义的状态函数，表示热力学 能加上压力与体积的乘积。H=U+pV 熵：如果系统中发生微小的可逆变化，该 系统的熵变dS等于此可逆过程的热量δ QT 与系统温度T的比值 ——可逆热温商 δ QT/T，即：dS=δ QT/T；
第四章 吸附与吸收净化
吸附法基本原理
固体表面吸附
不同相表（界）面 剩余表面能 溶质浓集


吸附剂
吸附质
解吸或脱附

吸附：利用多孔性固体表面存在的末平衡的分 子引力或化学键力，把混合物中的某一组分或 某些组分吸留在固体表面上的分离混合物的过 程。
吸附剂：具有吸附作用的固体。



吸附质：被吸附的物质。
由于吸附剂往往具有高的选择性和高的分离效 果，能脱除痕量物质，所以在空气污染控制、 废水处理中，吸附净化法得到广泛应用。 吸收：利用溶液的溶解作用处理污染的气体而 将该气体中的一种和几种污染物除去的操作。

第一节 吸附法净化气态污染物的原理
一、固体表面上的吸附作用 1、物理吸附和化学吸附

物理吸附：气体分子以分子间的范德华力被吸