物理吸附中吸附质的选择
物理吸附原理
物理吸附原理
物理吸附是指气体或液体分子在固体表面上的吸附现象。
在物理吸附中，吸附
剂和被吸附物之间的相互作用主要是范德华力。
范德华力是一种瞬时诱导作用力，它是由于分子内部电子的瞬时极化而产生的。
物理吸附主要发生在低温和高压下，吸附物分子与吸附剂表面的相互作用较弱，因此吸附物分子之间的相互作用较小，可以形成多层吸附。
物理吸附的特点是吸附速度快，吸附量大，吸附后的吸附物易于脱附。
吸附量
与吸附剂的孔径大小和吸附物分子的大小有关，通常情况下，吸附剂的孔径越大，吸附量越大。
此外，温度和压力也会影响吸附量，一般来说，温度越低，压力越高，吸附量越大。
物理吸附是一种可逆的过程，吸附后的吸附物可以通过升温或减压的方法脱附。
这种特点使得物理吸附在工业上有着广泛的应用，比如用于气体的分离和净化、催化剂的载体、吸附式制冷和吸附式热泵等领域。
物理吸附的研究对于理解表面现象和开发新材料具有重要意义。
通过研究吸附
等温线和吸附动力学曲线，可以了解吸附过程中分子之间的相互作用和表面结构的特点。
此外，通过改变吸附剂的性质和结构，可以调控吸附过程，提高吸附性能，为工业应用提供更好的材料选择。
总之，物理吸附是一种重要的表面现象，它在工业生产和科学研究中都有着广
泛的应用和重要意义。
通过深入研究物理吸附的原理和特性，可以更好地理解和利用这一现象，为材料科学和工程技术的发展做出贡献。
吸附法的分类
吸附法的分类
吸附法主要可以分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附三类。
1. 物理吸附：基于吸附剂与溶质之间的分子间作用力即范德华力。
溶质在吸附剂上吸附与否或吸附量的多少主要取决于溶质与吸附剂极性的相似性和溶剂的极性。
一般物理吸附发生在吸附剂的整个自由表面，被吸附的溶质可通过改变温度、PH和盐浓度等物理条件脱附。
2. 化学吸附：会释放大量的热，吸附热高于物理吸附。
化学吸附一般为单分子层吸附，吸附稳定，不易脱附，故洗脱化学吸附质一般需采用破坏化学结合的化学试剂为洗脱剂。
化学吸附具有高选择性。
3. 离子交换吸附：所用吸附剂为离子交换剂。
离子交换剂表面含有离子基团或可离子化基团，通过静电引力吸附带有相反电荷的离子，吸附过程发生电荷转移。
离子交换的吸附质可以通过调节PH或提高离子强度的方法洗脱。
以上信息仅供参考，如有需要，建议查阅相关文献或咨询专业人士。
吸附材料原理及应用
吸附材料原理及应用吸附材料是一种具有吸附功能的材料，能够吸附各种物质分子或离子。
吸附材料的原理是通过表面吸附、空隙吸附或电化学吸附等方式吸附目标物质，从而实现物质分离、富集、储存和传递等功能。
吸附材料的基本原理可分为物理吸附和化学吸附。
物理吸附也称为范德华吸附，是通过分子间的范德华力或静电作用力使目标物质附着在吸附材料表面。
而化学吸附则是通过化学键形成将目标物质牢固地固定在吸附材料上。
不同的物质吸附材料根据其表面结构、化学性质和吸附特性的不同，具有不同的吸附机理和应用。
吸附材料广泛应用于环境保护、能源开发、工业生产等领域。
在环境保护方面，吸附材料可用于水处理、废气处理和固体废物处理等。
通过选择具有特定吸附性能的吸附材料，可以去除水中的悬浮物、溶解性有机物、重金属离子等污染物，从而净化水资源。
在废气处理中，吸附材料可用于吸附和去除有害气体，如二氧化硫、氯气和氨气等。
此外，吸附材料还可以用于固体废物的吸附分离和资源回收。
在能源开发方面，吸附材料是储气、储热和催化反应的关键材料。
例如，吸附剂可以用于天然气的储存和分离，通过控制吸附剂的吸附容量和选择性，实现天然气的储存和气体混合物的分离。
吸附材料还可用于储热材料的制备，通过吸附材料在温度升高时吸附热量，然后在温度降低时释放热量，实现热能的储存和利用。
此外，吸附材料还可以作为催化剂或载体，在化学反应中起到催化作用，提高反应速率和选择性。
除了在环境保护和能源开发中的应用，吸附材料还广泛应用于生物医药、食品加工、化学分析等领域。
在生物医药领域，吸附材料可用于体外血液净化和药物分离纯化等。
在食品加工中，吸附材料可用于去除食品中的杂质和异味，提高食品的质量。
在化学分析中，吸附材料可用于分离和富集目标物质，提高分析灵敏度。
此外，吸附材料还可以用于储存和保护文化遗产等。
综上所述，吸附材料是一种具有吸附功能的材料，通过物理吸附或化学吸附作用吸附目标物质。
吸附材料在环境保护、能源开发、生物医药和化学分析等领域具有广泛的应用前景。
环境工程原理第九章吸附
环境工程原理第九章吸附1.引言吸附是环境工程中一种常见的处理技术，它利用固体表面与溶质之间的相互作用力，将溶质从溶液中去除。
吸附过程是一个动力学过程，它包括吸附平衡和吸附速率两个方面。
本章将重点介绍吸附原理及其在环境工程中的应用。
2.吸附原理吸附是一种表面现象，它是在固体表面上形成一个液体或气体分子层的过程。
吸附分为物理吸附和化学吸附两种类型。
物理吸附是指分子在吸附剂表面上凝聚形成薄层的过程。
物理吸附的主要作用力是范德华力，范德华力是由于电子云的不规则运动而引起的，它的作用范围很短，只有几个分子层的距离。
物理吸附的吸附热一般在20-60 kJ/mol之间。
化学吸附是指溶质分子在吸附剂表面上与吸附剂形成化学键的过程。
化学吸附的主要作用力是化学键，它的作用范围比范德华力要长，可以达到几个分子层的距离。
化学吸附的吸附热一般在80-400 kJ/mol之间。
吸附过程是一个动态平衡过程，它可以用等温吸附线来描述。
等温吸附线是指在一定温度下，吸附系统中吸附剂表面上吸附物浓度与溶液中吸附物浓度之间的关系。
等温吸附线分为等温吸附线和等温吸附线两种类型。
等温吸附线是指在固定温度下，将吸附剂暴露在饱和蒸气中，记录吸附剂表面上吸附物的浓度和蒸气中吸附物的浓度之间的关系。
等温吸附线一般呈现为S型曲线，这是由于吸附过程的初始阶段存在物理吸附和化学吸附两个阶段的共存，随着吸附物浓度的增加，物理吸附的贡献逐渐减小而化学吸附的贡献逐渐增加。
等量吸附线是指在固定温度下，将吸附剂暴露在不同浓度的溶液中，记录吸附剂表面上吸附物的浓度和溶液中吸附物的浓度之间的关系。
等量吸附线和等温吸附线相似，都呈现为S型曲线。
3.吸附过程的影响因素吸附过程受多种因素的影响，主要包括吸附剂的性质、溶质的性质、溶液的性质和操作条件等。
吸附剂的性质是影响吸附过程的主要因素之一、吸附剂的孔径大小、比表面积和表面官能团等特征决定了它的吸附性能。
孔径大小对吸附剂的吸附能力有很大影响，较小的孔径能提高吸附剂的选择性，较大的孔径则有助于更大分子的扩散。
物理吸附中吸附质的选择
物理吸附中吸附质的选择摘要多孔材料的表征通常都是使用气体在其亚临界温度，如77K的氮气(T/Tc = 0.61)， 87K的氩气(T/Tc = 0.58)，273K的二氧化碳(T/Tc = 0.90)等。
低于气体的临界温度时，在孔道内壁吸附质呈液膜状，从而可以由等温线计算表面积、孔径和孔隙度。
当温度高于气体的临界温度时，吸附在储气性能、气体分离等方面的应用则是关注的重点。
—————————————————————————————————吸附层（类似液膜）厚度、孔填充压力以及孔中的毛细管凝聚都与在试验温度下孔中的吸附质及吸附质本体的化学势(μa及μo)有关。
当吸附层（液膜）蒸汽压与本体饱和蒸汽压的平衡时，这二者的差值则与试验压力P和饱和蒸汽压p0相关，并可用Δμo =(μa - μo) = RT lnP/Po表示。
其中R是气体常数，T为温度。
因此与温度相关的气体饱和蒸汽压是物理吸附试验中非常重要的参数。
只有得到准确的气体饱和蒸汽压，通过表征吸附量与精确地相对压力p/p0的关系才能进行准确的孔径及比表面积的分析。
饱和蒸汽压的大小与温度相关。
表示气液共存的气液平衡线对应的压力与温度终止于临界点（图1）。
有多种试验方法可以用于计算物理吸附过程中的饱和蒸汽压。
其中，当物理吸附的试验温度接近吸附质的沸点时可以在物理吸附实验过程中连续测量饱和蒸汽压。
该方法因为可以直接测量在独立的P0管中吸附质在实验温度时的凝聚，准确度最高，最为推荐。
通常吸附等温线都是在液氮（77.35K @ 760torr）或液氩（87.27K @ 760torr）温度下测量，液氮、液氩放置于杜瓦瓶中，保持常压。
此时液体温度不仅与压力，更与液体纯度相关。
水蒸气、氧以及空气中的其它气体组分均可影响液体纯度，当液体纯度降低则液体温度也会随之升高，温度升高幅度0.1~0.2K可导致饱和蒸汽压升幅10~20 torr。
在物理吸附过程中，当相对压力0.95时饱和蒸汽压5 torr 的误差会导致孔径计算近10%的误差。
物理吸附与化学吸附
吸附热
因 ∆ adsV = Va − Vg ≈ −Vg ≈ −nRT / p ∆ ads H ∆ ads H ⎛ ∂p ⎞ =− ⎜ ⎟ = nRT 2 / p ⎝ ∂T ⎠ na T∆ adsV
∆ ads H m ⎛ ∂lnp ⎞ ⎜ ⎟ =− RT 2 ⎝ ∂T ⎠ na p2 ∆ ads H m ⎛ 1 1⎞ ⎜ − ⎟ ln = ⎜T T ⎟ p1 R 1⎠ ⎝ 2 RT2T1 p2 ln ∆ ads H m = T1 − T2 p1 由恒吸附量下的两组平衡温度压力数据, 可求摩尔吸附焓. 吸附热一般会随吸附量的增加而下降, 表明固体表面的 能量是不均匀的. 吸附总是首先发生在能量较高、 活性较大 的位轩, 然后依次发生在能量较低、活性较小的位置上. 14
θ =
bp 1+ bp
2AM
10
多分子层吸附理论——BET公式
布鲁瑙尔(Brunauer), 埃米特(Emmett)和特勒(Teller)3人 在朗缪尔单分子层吸附理论基础上提出多分子层吸附理论, 简称 BET理论. 该理论假设如下: • 固体表面是均匀的; • 吸附靠分子间力, 吸附可以是多分子层的; • 被吸附的气体分子横向之间无相互作用力; • 吸附与脱附建立起动态平衡.
吸附原理及应用
头孢菌素 两性物质，应在什么条件下吸附？ pK1=2.6(羧基)；pK2=3.3 (羧基) ；pK3=9.8
(氨基)
大孔吸附剂解吸条件
1. 选择洗脱剂原那么
a. 洗脱剂应容易溶胀大网格吸附剂。
–溶质对聚合物的溶胀才能可用溶解度参数δ来表征。
溶剂 2-丁酮 2-丙酮 丁醇 丙醇 乙醇 甲醇 水 δ 19.0 20.4 23.3 24.3 25.9 29.6 47.3
吸附剂通常应具备以下特征： 外表积大、颗粒均匀、 对被别离的物质具有较强的
吸附才能 有较高的吸附选择性 机械强度高 常再用的生吸容附剂易有、极性性的能和稳非极定性的两种。 价格低廉。
几种常用的吸附剂
按其化学构造可分为有 有机吸附剂 无机吸附剂
有机吸附剂有活性炭、球性炭化树脂、聚酰 胺、纤维素、大孔树脂等；
大孔吸附树脂
分 类
1. 非极性大孔吸附树脂 2. 中等极性大孔吸附树脂 3. 极性大孔吸附树脂
大孔吸附树脂
非极性大孔吸附树脂
苯乙烯--------二乙烯苯
交联、聚合
大孔吸附树脂
中极性大孔吸附树脂
单体 甲基丙烯酸酯
大孔吸附树脂
极性大孔吸附树脂 (硫氧基、酰胺、N-O基、磺酸基)
酰胺基团 硫氧基团 N-O基团
图21-1界面上分子和内部分子所受的力
吸附过程理论根底
吸附的类型
〔1〕 物理吸附: 放热小，可逆，单分子层或多 分子层，选择性差
〔2〕 化学吸附: 放热量大，单分子层，选择性 强
〔3〕 交换吸附: 吸附剂吸附后同时放出等量的 离子到溶液中
吸附过程理论根底
吸附过程理论根底
吸附(物理吸附与化学吸附)在催化中的应用
物理吸附与化学吸附在催化中的应用摘要：吸附过程与催化作用在国民经济和环境保护方面具有重要意义。
他们是化学工业，石油炼制以及国民经济其他领域最活跃的研究课题之一。
这两个领域涉及到的都是表面现象，使用的都是多孔固体。
吸附是催化反应得以发展的最关键步骤之一，通过它揭示催化本质和研究催化性质越来越受到人们的重视，因此许多在线原位动态测量技术得以快速发展。
关键词：物理化学吸附表征测定孔结构气体探针1. 吸附现象吸附：当流体与多孔固体接触时, 流体中某一组分或多个组分在固体表面处产生积蓄, 此现象称为吸附。
吸附也指物质（主要是固体物质）表面吸住周围介质（液体或气体）中的分子或离子现象[1,2]。
实际上，人们很早就发现并利用了吸附现象，如生活中用木炭脱湿和除臭等。
随着新型吸附剂的开发及吸附分离工艺条件等方面的研究，吸附分离过程显示出节能、产品纯度高、可除去痕量物质、操作温度低等突出特点，使这一过程在化工、医药、食品、轻工、环保等行业得到了广泛的应用，例如：（1）气体或液体的脱水及深度干燥，如将乙烯气体中的水分脱到痕量，再聚合。
（2）气体或溶液的脱臭、脱色及溶剂蒸气的回收，如在喷漆工业中，常有大量的有机溶剂逸出，采用活性炭处理排放的气体，既减少环境的污染，又可回收有价值的溶剂。
（3）气体中痕量物质的吸附分离，如纯氮、纯氧的制取。
（4）分离某些精馏难以分离的物系，如烷烃、烯烃、芳香烃馏分的分离。
（5）废气和废水的处理，如从高炉废气中回收一氧化碳和二氧化碳，从炼厂废水中脱除酚等有害物质。
1.1吸附吸附属于一种传质过程，物质内部的分子和周围分子有互相吸引的引力，但物质表面的分子，其中相对物质外部的作用力没有充分发挥，所以液体或固体物质的表面可以吸附其他的液体或气体，尤其是表面面积很大的情况下，这种吸附力能产生很大的作用，所以工业上经常利用大面积的物质进行吸附，如活性炭、水膜等。
当液体或气体混合物与吸附剂长时间充分接触后，系统达到平衡，吸附质的平衡吸附量（单位质量吸附剂在达到吸附平衡时所吸附的吸附质量），首先取决于吸附剂的化学组成和物理结构，同时与系统的温度和压力以及该组分和其他组分的浓度或分压有关。
吸附剂和吸附质吸附剂
❖ 吸附剂与吸附质之间发 生了化学反应。
❖ 表面能降低，靠吸附质 离子与吸附剂表面带电 点上的静电引力聚集在 吸附剂表面，同时放出 等当量的同号离子。
第1节 概 述
四、吸附平衡与吸附等温线 (一) 吸附平衡
平衡浓度
当溶液中吸附质的 浓度和吸附剂单位吸附 量不再发生变化时，达 到了吸附平衡。
过吸 滤附
悬浮物、油类、胶体; 水质、水量调节
混凝、沉淀、气浮 调节池 中和
曝气生物滤池 生物炭技术 MBBR
排放
第 3 节 吸附工艺设计
固
定
床
流
动
床
第 3 节 吸附工艺设计
流化床
第 3 节 吸附工艺设计
(二) 工艺设计 1 吸附塔
塔径1.0～3.5m；填充高度3.0～10m；填充层与塔径比1～4。 2 控制条件
第 3 节 吸附工艺设计
一 、设计参数的来源
1 借鉴同类设计参数 2 进行吸附实验
吸 静 ❖最水佳质吸条附件
动
附 实
态 ❖剂吸选附择时间
❖ 饱和吸附量
实 ❖吸单附位类废型水吸
态 实
验 验 确附定剂用量；
验
提供设计参数
❖ 串联级数 ❖ 吸附周期 ❖ 通水倍数m3/kg ❖ 空塔流速v ❖ 接触时间 t = h/v ❖ 设备规模 ❖ 投资及运行费用
容积速度：固定床< 2m3/m3·h； 移动床< 5m3/m3·h以下。
空塔流(线)速：固定床 2.0～10.0m/h； 移动床 10.0～30.0m/h。
接触时间：10~50min
第 3 节 吸附工艺设计
3 连续吸附串联级数的确定
吸附剂和吸附质吸附剂
立式多段再生炉、旋转再生炉。
第 4 节 吸附剂的再生
二、溶剂再生 1 原理
吸附质与熔剂的亲和力大于与吸附剂的亲和力。
2 常用再生剂
酸碱类、有机溶剂。 吸附的酚、醋酸可用氢氧化钠再生。 吸附的DDT可用异丙醇再生。
三、其它再生方法
氧化法、生物法等
第 5节 应用及进展
一、应用
给水处理 嗅、味的吸附净化； 微量污染物的吸附净化。
四、设计
(一) 工艺流程与设备
间歇式操作
废水
预处理
吸附
排放
去除废水中影 响吸附的杂质:
悬浮物、油类、胶 体
废水和吸附剂在相对 运动过程中完成吸附
混凝、沉淀、过滤
固定床、流化床、移动床
第 3 节 吸附工艺设计
混凝沉淀(气浮) 催化氧化
厌氧—好氧 好氧
有机物 胶体
深度处理技术
废水 预处理
生 化
高效物化技术 强化生物技术
于什么状态？
Company
LOGO
x b( x / m)0 e
m
1be
第1节 概 述
五、影响吸附的因素
(一) 吸附剂的性质 1 物理性质：孔的大小、比表面积；
2 表面化学特性：表面的极性。
(二) 吸附质的性质 1 溶解度； 2 分子量； 3 分子极性；
第1节 概 述
(三) 操作条件
温度：物理吸附、化学吸附； pH 值：影响吸附质的存在状态和吸附剂表面特性。 接触时间： 共存物质：诱发物；干扰物； 生物协同作用：繁殖微生物，有利于有机物的分解。
原水浓度C0
10 8 6 4 2
0
10
A
B
20
物理吸附
同一物质，可能在低温下进行物理吸附而在高温下为化学吸附，或者两者同时进行。
吸附作用的大小跟吸附剂的性质和表面的大小、吸附质的性质和浓度的大小、温度的高低等密切相关。
如活性炭的表面积很大，吸附作用强；活性炭易吸附沸点高的气体，难吸附沸点低的气体。
（沸点越高的气体，活性炭对它的吸附量越大。
因为这些有机物分子尺寸与活性炭的孔隙尺寸相比比较大，而沸点低于0 ℃的气体，如甲醛、乙烯等，吸附到活性炭上较易逃逸。
当然这只是影响吸附得原并给出描述吸附等温线的方程式。
应用物理吸附在化学工业、石油加工工业、农业、医药工业、环境保护等部门和领域都有广泛的应用，最常用的是从气体和液体介质中回收有用物质或去除杂质，如气体的分离、气体或液体的干燥、油的脱色等。
物理吸附在多相催化中有特殊的意义，它不仅是多相催化反应的先决条件，而且利用物理吸附原理可以测定催化剂的表面积和孔结构，而这些宏观性质对于制备优良催化剂，比较催化活性，改进反应物和产物的扩散条件，选择催化剂的载体以及催化剂的再生等方面都有重要作用。
相关文献∙物理吸附仪在活性炭及催化剂检验中的应用-中国氯碱-2011年第8期∙物理吸附仪测定活性炭载体比表面积及孔结构的方法-中国氯碱-2011年第11期∙CO在煤体表面的物理吸附特性模拟研究-煤炭工程-2011年第12期活性炭物理吸附和化学吸附根据吸附剂与吸附质之间相互作用力的不同，吸附可以分为物理吸附和化学吸附。
从机理上讲，物理吸附是由范德华力即分子间作用力所引起的吸附，活性炭吸附剂与气体或者液体吸附质普遍存在着分子间引力，这种的吸附的速度快。
物理吸附不发生化学反应，是由分子引作用力产生，当吸附质的分压升高时，可以产生多分子层吸附，所以加压吸附将会增加吸附容量，而真空则有利于吸附气体的脱附。
化学吸附是伴随着电荷移动相互作用或者生成化学键力的吸附。
化学吸附的作用力大大超过物理吸附范德华力。
在物理吸附中，吸附质和吸附媒体表面层不发生电子轨道的重叠；相反地，电子轨道的重叠对于化学吸附起着至关重要的作用。
不同气体的吸附特性研究
不同气体的吸附特性研究当我们需要制备和运用许多材料的时候，吸附能力常常是关键。
吸附有许多不同的形式，例如，化学吸附，物理吸附，以及生物吸附等等。
这些吸附形式有时候关键是各种各样的气体。
其中，各种不同气体的吸附特性备受关注。
在本篇文章中，我们将讨论不同气体的吸附特性以及如何研究它们。
某些物质具有特殊的吸附能力，可以吸附其他物质。
这种吸附可能会发生在许多不同的物质中，例如固体、液体、气体。
我们现在讨论的是气体吸附。
气体吸附是经过研究发现的各种吸附过程之一。
事实上，气体吸附往往是制备和使用许多材料的关键环节，因为许多材料必须选择到某种气体才能发挥其最佳效果。
气体吸附的类型气体吸附的类型可以分为两类：物理吸附和化学吸附。
物理吸附物理吸附是一种通过分子间的非化学相互作用产生的吸附过程。
这种吸附是可逆的，不涉及任何化学反应。
物理吸附又被称为范德华力吸附。
常见的范德华力吸附实例是孔隙材料吸附气体。
孔隙材料的组成和结构使得气体分子能够占据孔隙的表面，并形成一层如衣服一样的薄膜，这种物理吸附是使气体固定在表面上的首要表面。
化学吸附化学吸附是指吸附物与吸附介质之间发生化学反应的吸附。
由于涉及化学反应，化学吸附是不可逆的。
在化学吸附过程中，吸附介质表面上的活性位点与吸附物分子反应使得吸附物分子固定在表面上。
气体吸附的类型有所不同，但常用于研究各种气体吸附能力的方法一般是类似的。
以下是常用的研究气体吸附特性的几种方法。
等温吸附等温吸附是指在恒温下，不同压力下对气体分子的吸附量进行测试，以了解各种气体的吸附特性。
等温吸附实验需要一台能够控制温度和压力的仪器，并使固体样品暴露在气体中，通过追踪气体分子与固体样品之间的交互作用，以测量吸附量。
比表面积的测定比表面积是一种衡量材料对气体吸附能力的常见参数。
比表面积是指单位质量或者单位体积内固体表面的面积。
测量比表面积的常用方法是氮气吸附法：将氮气注入样品，充分与样品中的活性表面进行吸附，然后根据氮气量的变化计算出比表面积。
吸附质 吸附剂
吸附质吸附剂
吸附质和吸附剂是吸附过程中的两个关键要素。
吸附质（Adsorbate）是指被吸附在吸附剂表面的物质。
这些物质可以是气体、液体或固体，但通常是那些与吸附剂有相互作用力（如范德华力、化学键合力等）的物质。
吸附质可以是单一物质，也可以是多种物质的混合物。
吸附剂（Adsorbent）则是指具有吸附能力的物质，通常是多孔性固体。
吸附剂的主要作用是提供吸附质在其表面附着的位置，并通过物理或化学作用将吸附质固定在其表面。
吸附剂的种类很多，常见的包括活性炭、硅胶、氧化铝、分子筛等。
在吸附过程中，吸附质与吸附剂之间的相互作用力起到关键作用。
这些相互作用力可以是物理吸附（如范德华力）或化学吸附（如化学键合）。
物理吸附通常较弱，吸附热较小，吸附过程是可逆的；而化学吸附则较强，吸附热较大，吸附过程往往是不可逆的。
吸附剂的选择对吸附效果有着重要影响。
不同的吸附剂对不同的吸附质有不同的吸附能力和选择性。
因此，在选择吸附剂时，需要考虑吸附质的性质、吸附条件以及吸附目的等因素。
总之，吸附质和吸附剂是吸附过程中的两个基本要素，它们之间的相互作用决定了吸附过程的效率和效果。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的吸附剂和吸附条件，以实现最佳的吸附效果。
吸附分离原理
吸附分离原理吸附分离原理是指通过吸附剂与待处理物质之间的吸附作用，将混合物中的不同组分分离开来的一种分离技术。
它在实际应用中具有广泛的用途，可以用于废水处理、气体净化、分离纯化等多个领域。
本文将从理论原理、应用案例以及技术发展等方面进行探讨。
一、理论原理吸附分离原理的核心在于吸附剂对待处理物质的选择性吸附作用。
吸附剂通常是多孔性材料，具有较大的比表面积和一定的化学活性。
当混合物中的组分通过吸附剂时，各组分根据其与吸附剂的相互作用力不同而被吸附在材料表面上。
这些组分在吸附剂上停留的时间也不同，从而实现了分离作用。
吸附分离的选择性取决于吸附剂和待处理物质之间的相互作用力。
常见的吸附作用力包括物理吸附和化学吸附。
物理吸附是由于吸附剂和待处理物质之间的范德华力而产生的，通常在低温和高压下易发生。
而化学吸附则是由于吸附剂和待处理物质之间的化学键形成而产生的，具有较高的选择性和较强的化学稳定性。
二、应用案例1. 废水处理吸附分离技术被广泛应用于废水处理中，用于去除废水中的有机物和重金属离子等污染物。
例如，活性炭常被用作吸附剂，通过物理吸附将有机物质吸附在活性炭表面，达到净化水体的目的。
此外，离子交换树脂也常用于去除废水中的重金属离子，通过化学吸附将离子交换树脂上的离子与废水中的金属离子进行置换，实现分离和回收。
2. 气体净化吸附分离技术也广泛应用于气体净化领域，用于去除有毒气体、恶臭气体和挥发性有机物等。
例如，活性炭可以吸附有机气体分子，净化空气中的污染物。
此外，分子筛和硅胶等材料也常用于去除水分和溶剂蒸气等。
3. 分离纯化吸附分离技术在分离纯化领域具有重要应用，可用于分离提取天然产物中的有效成分，或者从混合溶液中提取目标化合物。
例如，吸附层析技术常用于药物分子的纯化，通过合适的吸附剂选择和条件设置，将目标化合物与混合物中的其他成分分离开来。
三、技术发展随着科学技术的进步，吸附分离技术得到了不断的发展和创新。
吸附的分类
吸附的分类吸附是指某种气体，液体或者被溶解的固体的原子，离子或者分子附着在某表面上。
这一过程使得表面上产生由吸附物构成的膜。
吸附不同于吸收，吸收是指作为吸附物的液体浸入或者溶解于另一液体或固体中的过程。
吸附仅限于固体表面，而吸收同时作用于表面和内部¹。
吸附的类型根据吸附过程中是否发生化学反应，吸附可以分为物理吸附和化学吸附²。
物理吸附物理吸附是指在吸附过程中物质不改变原来的性质，只是由于分子间的范德华力而使得吸附物分子与固体表面分子相互吸引。
因此物理吸附的能量较小，一般在5~40 kJ/mol之间，被吸附的物质很容易再脱离，只要升高温度或者降低压力，就可以使被吸附的物质逐出固体表面。
物理吸附通常是多层吸附，即在第一层分子之上还可以形成第二层、第三层等多层分子。
物理吸附对温度和压力比较敏感，温度升高或者压力降低都会导致物理吸附减少。
物理吸附对气体或液体的性质没有特殊要求，只要有范德华力存在，就可以发生物理吸附。
化学吸附化学吸附是指在吸附过程中不仅有范德华力，还运用化学键的力，使得固体表面分子与气体或液体分子之间形成共价键或离子键等化学键。
因此化学吸附的能量较大，一般在80~800 kJ/mol之间，要逐出被吸附的物质需要较高的温度或者较低的压力，而且被吸附的物质即使被逐出，也已经产生了化学变化，不再是原来的物质了。
化学吸附通常是单层吸附，即只有第一层分子与固体表面形成化学键，第二层及以上的分子只能通过范德华力与第一层分子相互作用。
化学吸附对温度和压力不太敏感，温度升高或者压力降低对化学键影响不大。
化学吸附对气体或液体的性质有特殊要求，必须能够与固体表面形成化学键才能发生化学吸附。
吸附剂的分类根据不同的标准，可以将用于实现吸附过程的固体材料称为吸附剂，并按照以下几种方式进行分类³。
按孔径大小分类粗孔和细孔：粗孔指孔径大于50 nm的孔道，细孔指孔径小于2 nm的孔道。
粗孔吸附剂的表面积较小，但孔道容易通畅，适用于吸附大分子的物质。
吸附的原理与特点
吸附的原理与特点
吸附是指物质表面吸附其他物质的现象。
其原理和特点如下：
1. 吸附原理：
吸附原理包括物理吸附和化学吸附两种形式。
- 物理吸附是指吸附物质与被吸附物质之间的相互作用主要
依靠范德华力或表面张力等弱作用力。
这种吸附主要发生在低温下，具有可逆性和较弱的吸附力。
- 化学吸附则是指吸附物质与被吸附物质之间发生化学反应
并形成化学键。
这种吸附发生在高温下，具有较强的吸附力和较高的选择性。
2. 吸附特点：
吸附具有以下特点：
- 表面积大：由于物质吸附主要发生在固体表面，因此具有
较大的表面积，能够提供更多的吸附位置。
- 吸附选择性：不同物质对不同吸附物质具有不同的亲和力，导致具有一定的选择性，可用于分离纯化物质。
- 吸附速度快：吸附反应通常是一个快速过程，吸附物质能
够在短时间内迅速吸附到固体表面。
- 可逆性：物理吸附是可逆的，吸附物质可以通过改变温度、压力或浓度等条件来解吸。
而化学吸附则较难解吸。
- 可调控性：吸附性能可以通过改变固体表面的性质、调节
吸附物质的浓度和温度等方式来调控和优化。
综上所述，吸附是一种重要的现象，在许多领域具有广泛应用，如催化剂、分离纯化、环境治理等。
药剂学吸附的名词解释
药剂学吸附的名词解释药剂学是一门研究药物的制备、合成、性质、用途和剂型的学科。
吸附是指物质在接触时，被另一种物质吸附在其表面上的现象。
药剂学吸附是指在药物研究和制备中，药物分子或药物相关物质与固体材料表面发生吸附反应的过程。
1. 背景药剂学吸附在药物研究和制备中扮演着重要的角色。
它可以用于增加药物的稳定性、改善药物的溶解性、控制药物的释放速率和提高药物的生物利用度。
通过探索药剂学吸附的机制和特性，科学家们不断寻找更有效和可控的方法来制备高质量的药物。
2. 吸附机制药剂学吸附的机制包括物理吸附和化学吸附。
物理吸附是指通过范德华力、离子键或氢键等非共价作用力，使药物分子与固体材料表面产生相互作用。
物理吸附通常是可逆的，药物分子可以在适当的条件下脱附。
化学吸附是指药物分子与固体材料表面发生共价键的形式吸附。
化学吸附通常比物理吸附更牢固，难以逆转。
3. 吸附材料在药剂学吸附中，常用的吸附材料包括活性炭、硅胶、纳米材料、陶瓷材料等。
这些材料表面拥有丰富的孔隙结构和化学官能团，能够与药物分子产生相互作用。
吸附材料的选择取决于药物的性质、要达到的目标以及制备过程的条件。
4. 吸附性能评价为了评估吸附材料对药物的吸附性能，研究人员通常需要考虑吸附容量、吸附速率和吸附选择性等指标。
吸附容量是指单位质量吸附材料上能够吸附的药物量。
吸附速率是指单位时间内吸附材料上的吸附速度。
吸附选择性是指吸附材料对不同药物成分的吸附能力差异。
5. 应用领域药剂学吸附在药物研究和制备的许多领域都有应用。
例如，在药物制剂领域，吸附材料可以用于改善药物的稳定性和质量；在控释药物领域，吸附材料可以用于控制药物的释放速率和延长药物在体内的停留时间；在药代动力学领域，吸附材料可以用于提高药物的生物利用度。
总结：药剂学吸附是药物研究和制备中一个重要的概念。
通过理解吸附机制、选择适当的吸附材料以及评估吸附性能，研究人员可以运用吸附技术来改善药物的质量、稳定性和效果。
物理吸附基本规律
物理吸附是一种常见的表面现象，它是指流体分子与固体表面之间由于分子间力的作用而产生的吸附。
物理吸附的基本规律主要包括以下几个方面：1.吸附等温线：物理吸附的吸附量与压力之间的关系可以用吸附等温线来描述。
吸附等温线可以分为三类：Ⅰ类等温线（如Langmuir等温线），Ⅱ类等温线（如Freundlich等温线）和Ⅲ类等温线（如Henry等温线）。
不同类型的等温线反映了吸附剂与吸附质之间相互作用的不同特点。
2.吸附速率：物理吸附的速率受到多种因素的影响，如温度、压力、吸附剂的性质和吸附质的性质等。
一般来说，随着温度的升高，吸附速率会加快；随着压力的降低，吸附速率也会加快。
此外，吸附剂和吸附质之间的亲和力越强，吸附速率越快。
3.吸附热：物理吸附过程中，吸附质分子从气相进入固相时，需要克服一定的能量障碍，这部分能量称为吸附热。
吸附热可以用来判断吸附类型和计算吸附能。
对于物理吸附，吸附热通常较小，一般在20-40 kJ/mol之间；而对于化学吸附，吸附热较大，通常在80-400 kJ/mol之间。
4.吸附选择性：物理吸附的选择性是指吸附剂对不同吸附质的吸附能力的差异。
吸附选择性受到多种因素的影响，如吸附剂的表面性质、孔隙结构、极性、电荷分布等。
通过改变这些因素，可以实现对特定吸附质的选择性吸附。
5.再生与脱附：物理吸附是一种可逆过程，可以通过改变温度、压力或使用另一种溶剂来实现吸附质的脱附。
再生后的吸附剂可以重复使用，实现资源的循环利用。
6.应用：物理吸附广泛应用于环境保护、能源开发、化工生产等领域。
例如，在环境保护中，活性炭等多孔材料可以用于吸附水中的有害物质；在能源开发中，天然气脱水、脱硫等工艺都需要利用物理吸附原理；在化工生产中，催化剂的制备、药物的分离提纯等方面也广泛应用了物理吸附技术。
总之，物理吸附是一种重要的表面现象，具有广泛的应用前景。
通过对物理吸附基本规律的研究，可以为实际工程应用提供理论指导和技术支撑。
吸附剂的类型与选择
吸附剂的类型与选择吸附是指气体或液体与多孔的固体颗粒表面接触，气体或液体分子与固体表面分子之间相互作用而停留在固体表面上，使气体或液体分子在固体表面上浓度增大的现象。
被吸附的气体或液体称为吸附质，吸附气体或液体的固体称为吸附剂。
当吸附质是水蒸气或水时，此固体吸附剂又称为固体干燥剂，也简称干燥剂。
根据气体或液体与固体表面之间的作用不同，可将吸附分为物理吸附和化学吸附两类。
物理吸附是由流体中吸附质分子与吸附剂表面之间的范德华力引起的，吸附过程类似气体液化和蒸气冷凝的物理过程。
其特征是吸附质与吸附剂不发生化学反应，吸附速度很快，瞬间即可达到相平衡。
物理吸附放出的热量较少，通常与液体气化热和蒸气冷凝热相当。
气体在吸附剂表面可形成单层或多层分子吸附，当体系压力降低或温度升高时，被吸附的气体可很容易地从固体表面脱附，而不改变气体原来的性状，故吸附和脱附是可逆过程。
工业上利用这种可逆性，通过改变操作条件使吸附质脱附，达到使吸附剂再生并回收或分离吸附质的目的。
吸附法脱水就是采用吸附剂脱除气体混合物中水蒸气或液体中溶解水的工艺过程。
通过使吸附剂升温达到再生的方法称为变温吸附（TSA）。
通常，采用某加热后的气体通过吸附剂使其升温再生，再生完毕后再用冷气体使吸附剂冷却降温，然后又开始下一个循环。
由于加热、冷却时间较长，故TSA多用于处理气体混合物中吸附质含量较少或气体流量很小的场合。
通过使体系压力降低使吸附剂再生的方法称为变压吸附（PSA）。
由于循环快速完成，通常只需几分钟甚至几秒钟，因此处理量较高。
天然气吸附法脱水通常采用变温吸附进行再生。
化学吸附是流体中吸附质分子与吸附剂表面的分子起化学反应，生成表面络合物的结果。
这种吸附所需的活化能大，故吸附热也大，接近化学反应热，比物理吸附太得多。
化学吸附具有选择性，而且吸附速度较陵，需要较长时间才能达到平衡。
化学吸附是单分子吸附，而且多是不可逆的，或需要很高温度才能脱附，脱附出来的吸附质分子又往往已发生化学变化，不复具有原来的性状。
物理吸附选择性
物理吸附选择性
物理吸附选择性是指物质对物理分子行为的选择性反应。
物理吸附选择性是一个重要的材料性质，目的在于改善储存和分离的效率。
这种选择性的物理反应基本上取决于物质的外部形状、形状和分子结构，以及物理环境的变化。
物理吸附可以在各种状态中发生，其中包括固体吸附、液体吸附、气体吸附、可溶性吸附和热吸附。
然而，它最常被用于固体状态的物质，因为它可以选择性地将某些物质吸附到一定材料中，而不会影响其他物质。
例如，一些聚合物可以仅仅通过分子间的相互作用来识别特定的分子，从而使分离和储存物质变得更容易。
另一个例子是金属离子的吸附，其中金属离子会选择性地与紫外线照射处的固体聚合物吸附到一起，形成一个有序的结构网络。
物理吸附选择性具有许多优点。
它可以避免使用有毒化学试剂，减少环境污染。
此外，它也可以有效地避免或减少机械设备上的堵塞，从而减少维护成本。
而且它的选择性反应能够保持物质的稳定性，防止物质分解或变质。
尽管物理吸附选择性有很多优点，但它也有一定的局限性。
例如，物理吸附的效率低于化学吸附，而且使用它可能会产生昂贵的成本。
此外，传统的物理吸附通常需要高温和高压来实现，这也可能会带来一定的安全问题。
另外，物理吸附选择性对某些温度和压力可能会产生变化，因此
如果原有的状态发生变化，可能会影响物理吸附过程。
因此，要想正确使用物理吸附，必须要考虑到这些因素。
从以上探讨可以看出，物理吸附选择性是一种非常有用的物理吸附机制，而且它的使用也带来了许多优点。
但是，在使用它时也要考虑一些潜在的问题，以确保它的性能和安全性。
- 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)。
物理吸附中吸附质的选择
摘要
多孔材料的表征通常都是使用气体在其亚临界温度，如77K 的氮气(T/Tc = 0.61)， 87K 的氩气(T/Tc = 0.58)，273K 的二氧化碳(T/Tc = 0.90)等。
低于气体的临界温度时，在孔道内壁吸附质呈液膜状，从而可以由等温线计算表面积、孔径和孔隙度。
当温度高于气体的临界温度时，吸附在储气性能、气体分离等方面的应用则是关注的重点。
—————————————————————————————————
吸附层（类似液膜）厚度、孔填充压力以及孔中的毛细管凝聚都与在试验温度下孔中的吸附质及吸附质本体的化学势(μa 及μo )有关。
当吸附层（液膜）蒸汽压与本体饱和蒸汽压的平衡时，这二者的差值则与试验压力P 和饱和蒸汽压p0相关，并可用 μo =(μa - μo ) = RT lnP/Po 表示。
其中R 是气体常数，T 为温度。
因此与温度相关的气体饱和蒸汽压是物理吸附试验中非常重要的参数。
只有得到准确的气体饱和蒸汽压，通过表征吸附量与精确地相对压力p/p0的关系才能进行准确的孔径及比表面积的分析。
饱和蒸汽压的大小与温度相关。
表示气液共存的气液平衡线对应的压力与温度终止于临界点（图
1）。
有多种试验方法可以用于计算物理吸附过程中的饱和蒸汽压。
其中，当物理吸附的试验温度接近吸附质的沸点时可以在物理吸附实验过程中连续测量饱和蒸汽压。
该方法因为可以直接测量在独立的P0管中吸附质在实验温度时的凝聚，准确度最高，最为推荐。
通常吸附等温线都是在液氮（77.35K @ 760torr ）或液氩（87.27K @ 760torr
）
温度下测量，液氮、液氩放置于杜瓦瓶中，保持常压。
此时液体温度不仅与压力，更与液体纯度相关。
水蒸气、氧以及空气中的其它气体组分均可影响液体纯度，当液体纯度降低则液体温度也会随之升高，温度升高幅度0.1~0.2K可导致饱和蒸汽压升幅10~20 torr。
在物理吸附过程中，当相对压力0.95时饱和蒸汽压5 torr 的误差会导致孔径计算近10%的误差。
因此在物理吸附过程中尽可能准确地测量饱和蒸汽压就变得非常重要。
下面，我们将重点讨论用于吸附剂表征和储气性能表征的各种气体的重要参数。
实验前需要考虑的因素
1，选择吸附质
选择吸附质首要的依据是实验目的，例如用于比表面孔隙度计算或储气性能研究等。
同时，吸附质的选择也受仪器性能的限制，即所选择的吸附剂的作用压力区间与仪器的传感器要匹配。
例如，采用N2@~77K或Ar@~87K 为分析条件进行微孔分析，或Kr@~77K条件时测量极低比表面积时，仪器必须配备有分子泵和相应的压力传感器（如高精度的1 torr传感器）以便准确测量低压段的数据。
而对于CO2@~273K条件下的实验则无须配备分子泵（具体细节请见technote 35）。
2，硬件匹配性
在使用特定吸附质之前，吸附质与仪器硬件的匹配性也是必须考虑的因素。
通常物理吸附仪器均使用O圈进行密封，不同材质的o圈与不同气体、蒸汽的匹配性不同。
康塔仪器公司提供多个规格的o圈，它们与不同气体、蒸汽的适应性可通过网页/technical/o_rings.html查询。
3，温度
若试验温度低于吸附质的临界温度，则实验数据可用于比表面积和孔径分布的计算。
此时，吸附质的饱和蒸汽压很容易由独立的P0管在实验过程中连续测量。
但是当试验温度高于吸附质的临界温度时得到的实验数据不能用于比表面积和孔径分布的计算。
由于此时饱和蒸汽压则不再能直接测量，因此用户必须在软件中手动输入“准”饱和蒸汽压值（通常推荐760 torr）。
根据这个输入值，软件就可将得到的吸附量数据表示为与压力相关的等温线。
另一方面，如果在试验温度下，吸附质的饱和蒸汽压高于大气压，P0同样不能直接测量得到。
因此必须在实验之前输入一个“准”饱和蒸汽压值（通常推荐760 torr）并在实验结束后使用正确的饱和蒸汽压值对等温线的横坐标重新计算才能得到正确的吸脱附等温曲线。
这种情况中最常见的是
CO2@273K的实验，详见康塔仪器公司technote 35。
康塔仪器公司不同款物理吸附仪器得到饱和蒸汽压的方式略有不同，请见表1。
4，实验参数设置
在开始物理吸附实验之前，必须已知三个吸附质的物理参数，包括温度、饱和蒸汽压测量方式（如测量、输入等）和气体非理想系数（见表1）。
其他相关的气体物理参数，如cross sectional area等则也可在实验结束后再行定义。
表一
数据来源：a. /chemistry/fluid/， b. CRC Handbook of Chemistry and Physics, 83rd edition.。