低温物理吸附技术
吸附技术知识点总结
吸附技术知识点总结一、概述吸附技术是一种物理或化学过程,通过在固体表面或孔隙中吸附气体、液体或溶质来分离或提纯物质的方法。
吸附技术具有高效、节能、环保、易操作、低成本等优点,在化工、环保、能源、医药等领域得到了广泛应用。
吸附技术可分为气体吸附和液体吸附两种类型,其中气体吸附主要用于气体分离和净化,液体吸附主要用于溶剂回收和废水处理。
二、吸附过程的基本原理吸附过程是指物质在固体表面或孔隙中附着的过程,其基本原理可归结为几种主要机制:1. 物理吸附:也称范德华吸附,是指气体或液体分子在固体表面附着的一种物理现象。
其特点是吸附力弱,吸附物质易脱附。
物理吸附是一种可逆过程,通常在低温和高真空条件下发生。
2. 化学吸附:指气体或液体分子在固体表面形成化学键而附着的过程。
其特点是吸附力强,吸附物质难脱附。
化学吸附是一种不可逆过程,通常发生在较高温度和压力条件下。
3. 吸附热力学:吸附过程的热力学基础是吉布斯自由能的变化,吸附热力学理论可用于描述物质在固体表面或孔隙中的吸附行为,包括吸附等温线、吸附等压线等。
4. 吸附动力学:吸附过程的动力学基础是质量传递、传质速率、平衡时间等,用于描述物质在固体表面或孔隙中的吸附速率和平衡时间等动态过程。
三、气体吸附技术气体吸附技术是指利用固体吸附剂吸附气体分子的方法,常用于气体分离和净化领域。
1. 吸附剂的选择:气体吸附剂通常为多孔性固体,如活性炭、分子筛、铝土矿、氧化铝、硅胶等。
根据吸附剂的孔径、比表面积、孔隙分布等特性选择适合的吸附剂。
2. 吸附分离:气体吸附分离常用于分离气体混合物,如氧气/氮气、二氧化碳/甲烷等。
通常利用吸附剂在一定温度、压力下对气体混合物进行吸附分离,根据各气体在吸附剂上的吸附力差异实现气体分离。
3. 吸附净化:气体吸附净化常用于去除气体中的有害成分,如有机物、硫化物、氮氧化物等。
通常利用吸附剂对气体中的有害成分进行吸附,实现气体净化和净化剂再生。
吸附和分离的物理化学原理
吸附和分离的物理化学原理在物理化学领域,吸附和分离是极为重要的概念和技术,广泛应用于各个领域,包括化工、材料科学、环境科学等。
吸附是指物质通过表面化学反应或物理吸附作用与固体表面相互作用而停留在固体表面上的过程。
而分离则是指从混合物中分离出所需物质的过程。
吸附和分离之间的关系密切,因为吸附通常是分离的基础。
一、吸附1.1 物理吸附物理吸附,也叫“范德华力吸附”,是指气体或溶液中的分子与固体表面之间的弱吸引力。
该力是由于分子间的范德华力作用所产生的。
物理吸附通常在低温下,表面积较大而无亲水性的材料上发生,例如炭、硅胶等。
物理吸附的热力学特点是热力学反应常数随着温度的升高而减小。
1.2 化学吸附化学吸附是指物质经过化学反应而与固体表面结合的过程。
在化学吸附中,表面物质与附加物质之间发生了化学反应,并且在表面形成了一层化学产物。
这种化学吸附力是具有共价或仅局限于吸附剂和固体表面之间的化学键的化学键相互作用。
或者说,反应剂与受体之间的键是如此错杂,以至于吸附保持非常牢固。
化学吸附通常在高温下发生,并且表面活性剂或催化剂通常涉及到这一过程。
1.3 吸附等温线吸附等温线是指一定温度下,在吸附材料表面吸附某种气体或溶液时,物质的吸附量与其压力或浓度之间的关系。
通常以吸附量/吸附容量为纵坐标,吸附气体或溶液的压力或浓度为横坐标,绘制吸附等温线。
吸附等温线是描述吸附特性和吸附热力学特征的重要参数,它们的形状通常可以被解释为通过表面反应(或物理吸附过程)控制的准静态吸附过程。
二、分离2.1 萃取萃取是物质从混合物中分离出来的一种技术。
它是利用不同物质在不同溶剂中的溶解度差异,通过将混合物与适当的溶剂混合,使其中一种物质部分或全部归于溶剂,最终达到分离目的。
萃取化学技术常用于对类似物质进行分离和纯化,是一种基本的化学制备方法。
2.2 汽化分离汽化分离是一种常见的物理分离技术。
它是通过加热将混合物中某种物质汽化(转化为气体),再通过凝结使其变为液体,最终达到分离目的。
催化剂常用N2物理吸附法介绍(上)
催化剂常⽤N2物理吸附法介绍(上)
N2物理吸附法
1、N2物理吸附法可以获得催化剂的信息
通过对N2低温物理吸附数据的分析可以获得以下主要信息:
◆催化剂的总表⾯积(BET法)
◆微孔总表⾯积以及外表⾯积(t-曲线法或α2-曲线法)
◆介孔表⾯及孔径分布(BJH法)
◆微孔孔容(t-曲线法或α2-曲线法)
◆介孔孔容、孔容及孔径分布(Gurvitsch及BJH法)
2、吸附等温线
当⽓体在固体(即吸附剂)表⾯吸附时,吸附量Q通常是单位质量的吸附剂(即被吸附的⽓体)所吸附的⽓体的体积V(⼀般转换成标准状况(STP)下的体积)或物质的量N表⽰。
实验表明,对于⼀个给定的体系F即⼀定的吸附剂与⼀定的吸附质),达到平衡时的吸附量与温度及⽓体的压⼒有关。
可⽤以下公式表⽰:
q=f(T,P)
上式中共有三个变量,为了找出它们的规律性,常常固定⼀个变量,然后找出其它两个变量之间的关系。
例如:
若T=常数,则q=F(P),称为吸附等温式;
若P=常数,则q=F(T),称为吸附等压式;
若Q=常数,则p=F(T),称为吸附等量式;
上述三种吸附曲线是相互联系的。
从⼀组某⼀类型的曲线可以作出其它两组曲线,其中最常⽤的是吸附等温线。
氮⽓吸附等温线是指在液氮温度(77K)下测量的氮⽓吸附的等温线,其中吸附量⽤所吸附的氮⽓的体积V表⽰。
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研究低温下二氧化碳吸附和传输的机理
研究低温下二氧化碳吸附和传输的机理低温下二氧化碳吸附和传输机理的研究在如今全球化的环境下,二氧化碳的释放对于人类的生态环境产生着巨大的影响。
为了保护和改善环境,吸附和传输二氧化碳机理的研究越来越受到关注。
因为二氧化碳的物理性质非常特殊,在低温下能够被吸附,因此对于低温下二氧化碳吸附和传输的机理有所了解是至关重要的。
一、二氧化碳吸附和传输的基本原理研究二氧化碳吸附和传输的基本原理,在于探究温度、压力、吸附剂、二氧化碳的化学性质、反应速率等因素对吸附和传输的影响。
理解这些基本原理,可以建立二氧化碳传输的理论模型,研究二氧化碳空气污染物的来源和流向,有助于开发二氧化碳的减排和利用方法。
二、低温下的二氧化碳吸附在低温下,二氧化碳很容易被吸附。
二氧化碳的吸附能力可以进一步通过各种吸附剂的反应来加强。
吸附剂是研究低温下二氧化碳吸附的关键,通常采用金属有机框架材料、介孔碳材料、毛细管凝胶材料等为代表的多孔材料,在研究二氧化碳吸附过程中被广泛应用。
然而,二氧化碳在吸附物质上存在一定的竞争,比如水蒸气、氮气等其它气体也可以在吸附剂上被吸附,因此需要对各种因素进行优化设计。
三、低温下的二氧化碳传输将吸附后的二氧化碳从吸附剂中移除并传输的过程,也是研究二氧化碳传输的关键因素。
在传输过程中,需要设备实现二氧化碳的贸易、运输和利用。
这就需要对传输设备的各个参数进行细致的分析,包括传输管道、压缩机、温度变化等。
特别是在低温下,由于二氧化碳的特殊性质,管道内壁可能会发生结冰,从而降低了传输效率。
因此,在低温下二氧化碳的传输需要设计出合适的传输设备以解决这一问题。
四、研究低温下二氧化碳吸附和传输机理的意义低温下二氧化碳的吸附和传输研究不仅是当前环保行业的重要议题,同时也是人类社会中许多领域的发展方向和研究方向。
在解决环境污染和能源危机的过程中,二氧化碳的减排和采集利用举足轻重。
因此,了解低温下二氧化碳的吸附和传输机理有助于开发出更有效的二氧化碳减排技术,推动绿色、低碳的经济和社会发展。
吸附与解吸过程解析
吸附与解吸过程解析吸附与解吸是物质分离与固体催化等领域中常用的工艺和技术手段之一。
在各种实际应用中,如制备催化剂、气体分离、环境污染治理等,吸附与解吸过程都发挥着关键的作用。
本文将对吸附与解吸过程进行解析,以帮助读者更好地理解和应用该过程。
一、吸附的概念与分类吸附是指物质在接触面上集聚并附着的现象。
根据吸附过程中物质的特性和吸附形式的不同,吸附可以分为物理吸附和化学吸附。
1. 物理吸附:物理吸附是通过范德华力、静电力等非化学键进行吸附的过程。
物理吸附在低温下进行,吸附剂与吸附质之间的相互作用较弱,吸附剂表面具有吸附作用的空位较多。
2. 化学吸附:化学吸附是通过共价键、离子键等化学键进行吸附的过程。
化学吸附在较高温下进行,吸附剂与吸附质之间的相互作用较强,吸附剂表面具有吸附作用的空位较少。
二、吸附过程的动力学吸附过程的动力学描述了吸附速率与吸附剂表面上吸附质浓度之间的关系。
根据吸附速率和吸附平衡之间的关系,可以将吸附过程分为不可逆吸附和可逆吸附两种类型。
1. 不可逆吸附:不可逆吸附是指吸附速率与吸附剂表面上吸附质浓度之间的关系不可逆转的吸附过程。
不可逆吸附常发生在吸附质浓度较高或吸附剂处于饱和状态的情况下。
2. 可逆吸附:可逆吸附是指吸附速率与吸附剂表面上吸附质浓度之间的关系可逆转的吸附过程。
可逆吸附常发生在吸附质浓度较低或吸附剂处于非饱和状态的情况下。
三、解吸过程的机制与条件解吸是吸附过程的逆过程,也是吸附物质离开吸附剂表面的过程。
解吸过程的机制主要受到解吸温度、解吸压力、解吸时间等因素的影响。
1. 解吸温度:解吸温度是指吸附剂在一定压力下从吸附剂表面上解吸的温度。
解吸温度越高,吸附物质解吸的速率越快。
2. 解吸压力:解吸压力是指吸附剂在一定温度下从吸附剂表面上解吸的压力。
解吸压力越高,吸附物质解吸的速率越快。
3. 解吸时间:解吸时间是指吸附剂在一定温度和压力下从吸附剂表面上解吸的时间。
解吸时间越长,吸附物质解吸的程度越大。
低温氮气吸附法39页PPT
分多孔材料的分析技术 一氮气吸附法
主要内容 1吸附现象 2吸附理论 9 4微孔结构分析 )S ③3中孔结构分析
1.吸附现象 ◇当气体或蒸汽与干净的固体接触时,一部分气体 被固体捕获,若气体体积恒定,则压力下降,若 压力恒定,则气体体积减小。从气相中消失的气 体分子或进入固体内部,或附着于固体表面。前 者被称为吸收( absorption),后耆被称为吸附 adsorption 令多孔固体因毛细凝结( capillary condensation)而 引起的吸着作用也称为吸附作用
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71、既然我已经踏上这条道路,那么,任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远,吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应,言行相称。——韩非
1.吸附现象 按吸附作用力性质的不同,可将吸附分为物 理吸附和化学吸附。 ◆物理吸附:是由范得华力引起心化学吸附:是气体分子与材料表 的气体分子在固体表面及孔隙面的化学键合过程。 中的冷凝过程。 一只发生单层吸附 冷一可发生单层吸附,多层吸附今-选择性吸附(特定气体主要H2 令一非选择性吸附 CO,O2对体系中各组分的特定吸 一有可逆性 -无可逆性
2.吸附理论 l型等温线: Langmuir型等温线 ◆微孔材料(包括多数沸石 和类沸石分子筛) ◆由于吸附质与孔壁之间的 eon 强相互作用,吸附开始在 很低的相对压力下。 ◆由于吸附的分子之间的相 互作用,完全填满孔穴需 要提高相对压力 ◆在较低的相对压力下( Relative pressure <0.3,氮气吸附)微孔填 充不会观察到毛细管凝聚 现象。
n2 tpd物理化学吸附
n2 tpd物理化学吸附物理化学吸附是指气体分子在固体表面附着的一种吸附现象。
其中,N2 TPD(Temperature Programmed Desorption)是一种常用的实验方法,用于研究气体分子在固体表面的吸附和解吸过程。
N2 TPD实验通常是通过在固体表面吸附N2分子,然后通过升温来观察N2分子的解吸行为。
实验过程中,首先将固体样品置于低温下,使N2分子吸附到固体表面。
然后,通过升温,提高固体样品的温度,使吸附的N2分子逐渐解吸并从固体表面脱附。
解吸的N2分子会通过质谱仪等检测手段进行实时监测,从而得到N2 TPD曲线。
N2 TPD曲线可以提供关于固体表面吸附态和解吸态的重要信息。
曲线上的峰值对应着不同类型的吸附态和解吸态,通过对峰值的位置、峰高和峰形进行分析,可以推断出吸附态和解吸态的性质和特点。
例如,峰值的位置可以用来确定吸附态和解吸态的能量,峰高可以用来估计吸附态和解吸态的覆盖度,峰形可以用来判断吸附态和解吸态的均匀性和分布情况。
N2 TPD实验可以用于研究各种固体材料的表面性质和吸附行为。
例如,通过对催化剂的N2 TPD曲线进行分析,可以了解催化剂表面的活性位点和吸附态,从而优化催化剂的设计和性能。
此外,N2 TPD 还可以用于研究各种气体分子在固体表面的吸附和解吸过程,探索气体分子与固体表面之间的相互作用机制。
然而,需要注意的是,N2 TPD实验只能提供吸附和解吸过程的宏观信息,无法直接观察到分子尺度上的吸附和解吸行为。
因此,在对N2 TPD实验结果进行解释和分析时,需要结合其他表征手段,如X 射线衍射、扫描电子显微镜等,来获取更全面和准确的信息。
N2 TPD物理化学吸附是一种常用的实验方法,用于研究气体分子在固体表面的吸附和解吸行为。
通过对N2 TPD曲线的分析,可以了解固体表面的吸附态和解吸态的性质和特点,从而深入研究固体材料的表面性质和吸附行为。
这为优化催化剂设计和气体分子与固体表面相互作用机制的研究提供了重要的实验手段。
低温技术原理与气体分离
低温技术原理与气体分离低温技术是一种以极低温为工作温度的技术手段,用于处理和分离物质。
低温技术主要应用于工业领域,如液化天然气工艺、空分设备、冷冻冷藏技术等。
在低温条件下,气体可以被液化和分离,这是通过降低气体分子的动能实现的,一般采用冷凝或吸附的方式进行气体分离。
低温技术的原理主要包括以下几个方面:1.冷凝原理:冷凝是将气体转变为液体的过程。
当气体的温度降低到或低于其饱和蒸汽压对应温度时,气体会从气态转变为液态或固态。
这是因为低温条件下,气体分子的动能减小,无法克服分子间的相互作用力而凝结成液体或固体。
冷凝过程一般涉及到热量的释放,所以需要将冷凝器保持在较低的温度下或采用冷却介质进行冷却。
2.吸附原理:吸附是一种利用固体表面吸附剂与气体分子之间的吸附力使气体分离的过程。
在低温条件下,一些吸附剂对特定气体具有高的选择性,可以吸附目标气体,而不吸附其他气体。
通过连续吸附与解吸过程,可以实现对气体的分离和纯化。
吸附过程一般需要较低的温度和较高的压力。
3. 物理吸附原理:物理吸附是一种基于物理相互作用力的吸附过程。
在低温条件下,气体分子与固体吸附剂表面发生范德华力(Van derWaals forces)相互作用,使气体分子被吸附在固体表面上。
物理吸附过程主要受温度和压力影响,温度越低或压力越高,物理吸附能力越强。
低温技术常用于气体的分离和纯化。
气体分离主要通过适当的低温条件降低气体分子的动能来实现。
常见的气体分离方法包括:空分、液化天然气工艺、气体吸附等。
空分是将空气中的主要组分氧、氮和稀有气体按照不同的物理性质进行分离的过程。
空分通常采用低温精馏技术,通过连续的冷凝和蒸发过程,将空气中的氧气和氮气分离。
空分设备中的主要组件包括换热器、冷凝器、加热器、精馏塔等。
液化天然气工艺是将天然气中的主要成分甲烷进行液化的过程。
液化天然气工艺通常采用低温冷却和压缩等技术,将天然气中的杂质和碳氢化合物去除,通过降低温度和增加压力,将甲烷气体转变为液态。
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。
表面化学中的物理吸附与化学吸附
表面化学中的物理吸附与化学吸附表面化学是一门研究在物质表面和界面发生的化学反应和物理现象的学科。
其中,表面吸附是表面化学中最基础和重要的一个研究领域。
表面吸附分为物理吸附和化学吸附两种类型,它们是通过微观层面对电子和分子间相互作用的探讨,来研究物质表面和界面的吸附行为。
I. 物理吸附物理吸附又称为物理吸附或范德华力吸附。
物理吸附通常发生在低温和高压条件下,吸附物与吸附表面分子间的相互作用主要依靠弱范德华力作用。
当压力降低,温度上升或是吸附表面上其他物质的存在,物理吸附被打破,吸附物质会自发地脱离表面。
物理吸附过程中,吸附物质与表面之间的距离相对较大,因此吸附层不太稳定,极容易被其他物质所竞争。
但物理吸附的特殊性也同时带来了其独特的应用价值。
比如,在催化剂领域,物理吸附材料可以直接用于精细纯化和脱色,除去杂质分子。
此外,物理吸附材料还可以用于压缩储气罐、气体分离、分子筛等领域。
II. 化学吸附化学吸附又称为化学吸附或共价键吸附。
化学吸附的过程中,吸附物质与表面分子以化学键结合,形成新的化合物。
化学吸附是一种很稳定的吸附形式,所以化学吸附会使吸附物质非常难以离开表面。
化学吸附与物理吸附不同,它对吸附物质的大小,形状和产生反应的表面分子都有很高的选择性。
化学吸附的速率相对比较慢,所以需要较长的时间来实现吸附平衡,常常需要在高温和低压条件下才能实现。
值得注意的是,化学吸附不同于表面化学反应,表面化学反应中产生的反应产物不会保留在吸附表面上,而是会脱离唯一的表面能否使用。
III. 物理吸附和化学吸附的区别物理吸附和化学吸附是基本上不同的吸附形态。
它们的本质区别在于:吸附物质与表面分子之间的交互作用不同。
物理吸附是通过范德华力进行相互作用的,而化学吸附则是通过化学键组成的。
物理吸附的吸附层较薄,吸附对分子大小和形状的限制小。
化学吸附层较厚,吸附对分子大小和形状都有一定的选择性。
由于物理吸附材料具有较大的选择性、高吸附速度和可逆性,并且是一种比较稳定的吸附形式,因此在催化剂、捕捕捉有害气体方面得到广泛应用。
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。
吸附的分类
吸附的分类吸附是一种物质与另一种物质之间的作用力,使得前者能够附着在后者的表面上。
吸附可以分为物理吸附和化学吸附两种类型。
一、物理吸附物理吸附又称为低温吸附,是指在较低温度下发生的吸附现象。
物理吸附的特点是吸附剂与被吸附物之间的作用力较弱,主要是范德华力。
物理吸附通常发生在气体与固体之间或液体与固体之间的接触界面上。
物理吸附在许多领域都有广泛的应用。
例如在环境保护方面,物理吸附可以用来去除空气中的污染物。
通过将活性炭等吸附剂暴露在空气中,吸附剂表面的孔隙结构能够有效地吸附并去除空气中的有害气体。
此外,物理吸附还可以用于气体的分离和储存。
在工业领域,物理吸附可以用来提取和纯化天然气中的甲烷等有用物质。
二、化学吸附化学吸附是指在较高温度下发生的吸附现象。
化学吸附的特点是吸附剂与被吸附物之间的作用力较强,主要是化学键的形成。
化学吸附通常发生在气体与固体之间或液体与固体之间的接触界面上。
化学吸附在许多领域都有重要的应用。
例如在催化剂领域,化学吸附是催化反应发生的基础。
催化剂通过吸附反应物分子,使其形成中间体,从而促进反应的进行。
化学吸附还可以用于废水处理和储能技术等方面。
通过将吸附剂放入废水中,吸附剂表面的活性位点能够与废水中的污染物发生化学反应,将其转化为无害物质。
在储能技术中,化学吸附可以用来储存氢气等能源,以便在需要时释放出来。
除了物理吸附和化学吸附之外,还有其他一些特殊类型的吸附。
例如生物吸附是指生物体对某些物质的吸附作用。
生物吸附广泛应用于生物工程和环境科学领域,用于废水处理、生物传感器等方面。
另外,离子交换吸附是指通过离子交换树脂等吸附剂,将溶液中的离子吸附下来并释放出其他离子。
离子交换吸附在水处理和药物制剂等领域有重要的应用。
吸附作为一种物质间的作用力,具有广泛的应用。
不论是物理吸附、化学吸附还是其他特殊类型的吸附,都在各个领域发挥着重要的作用。
通过研究吸附的机理和特性,我们可以更好地利用吸附现象来解决实际问题,推动科技的发展和社会的进步。
最新低温物理吸附实验
低温物理吸附实验低温物理吸附实验1。
实验目的(1)了解2020型物理吸附仪的功能、原理和应用(2)掌握仪器的实际操作过程,软件使用方法(3)学习和分析实验结果和数据(2)。
方法原理低温吸附法根据气体在固体表面的吸附规律确定固体的比表面积和孔径分布在恒温和平衡状态下,一定的气体压力对应于固体表面上一定量的气体吸附,吸附量可以通过改变压力来改变。
平衡吸附量随压力变化的曲线称为吸附等温线。
吸附等温线的研究和测定不仅可以获得吸附剂和吸附质的性质信息,还可以计算固体的比表面积和孔径分布。
1.比表面1的计算和测定。
Langmuir吸附等温线方程-单层吸附理论模型: 三点假设:吸附剂(固体)表面均匀;吸附粒子之间的相互作用可以忽略。
吸附是单层的吸附等温方程(Langmuir)pv?1Vm?b?Pvm-(1)公式:v气体吸附vm单层饱和吸附P吸附质(气体)压力b常数p绘制为v对p的直线,根据斜率和截距可以得到b和Vm,只要得到单层饱和吸附Vm,就可以得到比表面积Sg当使用氮气作为吸附剂时,Sg为Sg,公式如下?4.36?Vmw-(2)公式:Vm以ml表示,w以g表示,所得比表面积Sg为(㎡/g)2.BET 吸附等温线方程——多层吸附理论是目前公认的测量固体比表面积的标准方法理论模型:假设物理吸附是以多层方式进行的,在第一层被完全吸收之前可以有第二层吸附,在第二层上可以产生第三层吸附。
当达到吸附平衡时,每层达到每层的吸附平衡。
BET吸附等温线方程:PV?(P0-P)?1C?虚拟机?C-1C?虚拟机?PP0-(3)公式:V气体吸附Vm单层饱和吸附P吸附质压力P0吸附质饱和蒸汽压C常数P/V(P0-P)对P/P0绘制为直线,将1/(截距+斜率)= VM代入公式(2)得到比表面积BET法用于测定比表面积。
氮是最常用的吸附质,在其液化点(-195℃)吸附温度约为。
低温可以避免化学吸附当相对压力控制在0.05和0.35之间时,当其低于0.05时,不容易建立多层吸附平衡。
物理吸附速率
物理吸附速率
物理吸附速率是指在低温下,吸附剂表面对气体分子的物理吸附速率,是表征吸附剂吸附性能的重要参数。
它能够直接影响吸附过程的速度
和效率,对于催化、气体分离、空气净化等领域具有重要应用价值。
以下是关于物理吸附速率的一些详细介绍:
1. 基本概念
物理吸附速率是在温度较低、气体分子与吸附剂表面的作用力为万有
引力时,气体分子在吸附剂表面上的附着速率。
该过程通常被认为是
一个表面扩散限制过程,吸附速率受到吸附剂表面上的缺陷、孔径等
因素的影响。
2. 影响因素
物理吸附速率受到吸附剂孔径和表面积的影响。
孔径较小的吸附剂孔
道内,分子相互反弹,表面可分子分布较少,导致吸附速率变慢;孔
径较大的吸附剂,则分子在孔道内正常运动,表面可分子分布较多,
吸附速率也就较快。
3.计算方法
物理吸附速率可以通过独立饱和单层吸附法、瞬态法、脉冲场法等方法进行测量。
其中,独立饱和单层吸附法是最常用的方法,可以测量吸附剂表面的单层饱和吸附量和吸附速率。
4. 应用领域
物理吸附速率在工业领域具有广泛的应用,包括催化剂的生产、气体分离、空气净化、储氢材料的制备等。
例如,在气体分离过程中,采用表面积大且孔径适当的吸附剂,可以实现高效分离;在空气净化领域,则可以利用物理吸附速率从空气中去除污染物。
总之,物理吸附速率是表征吸附剂吸附性能的重要参数,它能够直接影响气体分离、空气净化等领域的工业应用效率。
随着科技的不断进步,物理吸附速率的测量和应用方法也将不断发展和优化,为工业生产提供更加高效和可靠的技术支持。
吸附的分类
吸附的分类吸附是一种物质通过表面吸附、化学吸附等方式将其他物质吸附在其表面的现象。
根据吸附的分类,可以将吸附分为物理吸附和化学吸附两种类型。
一、物理吸附物理吸附又称为范德华力吸附,是指吸附剂与被吸附物之间的相互作用力主要是范德华力。
范德华力是分子之间的一种吸引力,包括静电力、引力、静电引力等。
物理吸附通常发生在低温下,吸附剂的表面通常是多孔结构,具有较大的比表面积。
物理吸附主要发生在气体和固体之间,比如将气体吸附在活性炭上。
活性炭由于其多孔的结构和丰富的孔隙,具有较大的比表面积,能够吸附大量的气体分子。
当气体分子接触到活性炭表面时,由于范德华力的作用,气体分子会被吸附在活性炭的表面上,从而实现气体的去除或分离。
二、化学吸附化学吸附是指吸附剂与被吸附物之间发生化学反应,形成化学键的吸附过程。
化学吸附通常发生在高温下,吸附剂的表面通常具有一定的活性位点,能够与被吸附物发生化学反应。
化学吸附可以用于催化反应、废水处理等领域。
例如,催化剂通常具有较高的比表面积和丰富的活性位点,能够吸附反应物,并在其表面上发生化学反应,从而促进反应的进行。
废水处理中,吸附剂可以吸附废水中的有害物质,如重金属离子、有机污染物等,从而实现废水的净化。
三、其他类型的吸附除了物理吸附和化学吸附,还存在其他类型的吸附,如生物吸附、离子交换吸附等。
生物吸附是指利用生物体或其组分对物质进行吸附的过程,如利用微生物吸附污水中的有机物。
离子交换吸附是指利用离子交换树脂对溶液中的离子进行吸附和释放的过程,常用于水处理、离子分离等领域。
总结:吸附是一种将物质吸附在表面的过程,根据吸附的分类可分为物理吸附和化学吸附。
物理吸附主要是通过范德华力发生在气体和固体之间,化学吸附则是通过化学反应形成化学键。
此外,还存在其他类型的吸附,如生物吸附和离子交换吸附。
吸附在催化、废水处理等领域具有重要应用价值,为环境保护和工业生产提供了有效的手段。
低温粘连机理
低温粘连机理低温粘连是一种新型的无损粘接技术,它采用低温下的热固性粘接剂,能够实现高强度、高可靠性、高专业化和低污染的连接效果。
低温粘接技术可以应用于多种材料,例如金属、陶瓷、复合材料、高分子材料等,因此在航空、汽车、电子、建筑等领域具有广泛的应用前景。
低温粘接的机理主要包括物理吸附、化学反应和物理交联等多种作用方式。
物理吸附是低温粘接过程中的主要机理之一,其原理是使粘合面上的分子成为能吸附于对方分子表面的物质,并在物理上产生接触作用。
低温粘接的物理吸附机理可以分为两类:一个是质子吸附机理,即通过氢键将热固性粘合剂中的质子吸附到基体材料上来实现物理吸附;另一个是分子间力作用机理,即热固性粘合剂在低温下产生的分子间力作用,通过溶剂进入基体材料而实现物理吸附。
低温粘接的化学反应机理是指粘接剂与基体材料在低温下进行的反应,这种反应在某些特定的情况下可以实现高强度的粘接。
热固性粘接剂中常常含有环氧、丙烯酸酯等活性基团,这些基团可以与基体材料中的氨基、羟基等活性基团发生反应,形成共价键,从而产生强的化学键作用。
化学反应机理要求材料表面必须存在一定数量的含有活性基团的部位,并且粘接前必须进行清洁处理,否则这些活性基团会受到环境污染的影响而失去反应活性,粘接效果将大打折扣。
物理交联是低温粘接过程中另外一个机理,它是通过在热固性粘合剂中添加可交联处理剂实现的。
可交联处理剂可以被热固性粘合剂分子间接地作为横向连接点,形成三维交联结构,增强粘合剂的强度和硬度。
物理交联机理要求处理剂必须添加到粘合剂中,并经过恰当的加热过程,使其与粘合剂发生交联反应,形成稳定的交联结构。
总之,低温粘连的机理是一个复杂的多方面过程,通过物理吸附、化学反应和物理交联等多种机理实现,必须根据材料的特性和应用的要求进行选择和设计。
低温粘接技术具有独特的优点和未来的应用前景,但也存在粘附强度低、长期耐久性差等问题,需要继续研究和改进。
物理化学处理方法——吸附
物理化学处理方法——吸附固体表面的分子或原子因受力不均衡而具有剩余的表面能,当某些物质碰撞固体表面时,受到这些不平衡力的吸引而停留在固体表面上,这就是吸附。
这里的固体称吸附剂。
被固体吸附的物质称吸附质。
吸附的结果是吸附质在吸附剂上浓集,吸附剂的表面能降低。
利用吸附作用进行物质分离已有漫长的历史。
在水处理领域,吸附法主要用以脱除水中的微量污染物,应用范围包括脱色,除臭味,脱除重金属、各种溶解性有机物、放射性元素等。
在处理流程中。
吸附法可作为离子交换、膜分离等方法的预处理,以去除有机物、胶体物及余氯等;也可以作为二级处理后的深度处理手段,以保证回用水的质量。
利用吸附法进行水处理,具有适应范围广、处理效果好、可回收有用物料、吸附剂可重复使用等优点,但对进水预处理要求较高,运转费用较高,系统庞大,操作较麻烦。
(一)、吸附机理及分类溶质从水中移向固体颗粒表面,发生吸附,是水、溶质和固体颗粒三者相互作用的结果。
引起吸附的主要原因在于溶质对水的疏水特性和溶质对固体颗粒的高度亲合力。
溶质的溶解程度是确定第一种原因的重要因素。
溶质的溶解度越大,则向表面运动的可能性越小。
相反,溶质的憎水性越大,向吸附接口移动的可能性越大。
吸附作用的第二种原因主要由溶质与吸附剂之间的静电引力、范德华引力或化学键力所引起。
与此相对应,可将吸附分为三种基本类型。
(1)交换吸附指溶质的离子由于静电引力作用聚集在吸附剂表面的带电点上,并置换出原先固定在这些带电点上的其它离子。
通常离子交换属此范围(见第八章)。
影响交换吸附势的重要因素是离子电荷数和水合半径的大小。
(2)物理吸附指溶质与吸附剂之间由于分子间力(范德华力)而产生的吸附。
其特点是没有选择性,吸附质并不固定在吸附剂表面的特定位置上,而多少能在接口范围内自由移动,因而其吸附的牢固程度不如化学吸附。
物理吸附主要发生在低温状态下,过程放热较小,约42kJ/mol或更少,可以是单分子层或多分子层吸附。
低温吸附原理
低温吸附原理
低温吸附是指在低温条件下,气体分子在固体表面上发生吸附作用的现象。
低温吸附原理可以通过以下几个方面来解释:
1. 范德华力:低温吸附主要是靠分子间的范德华力吸引作用实现的。
范德华力是一种凡是分子之间由于电子云的不均匀分布而产生的短程相互作用力,包括静电吸引力和诱导力,它使气体分子被吸附到固体表面上。
2. 表面活性位点:固体表面上存在一些具有较高表面活性的位点,即能使吸附分子与固体之间发生吸附作用的地方。
这些表面活性位点可能是固体表面的缺陷、孔洞、凸起等,或者是与固体表面上的官能团有特异性的相互作用。
3. 吸附剂与吸附分子之间的相互作用:吸附剂和吸附分子之间的相互作用方式多种多样,包括吸附剂表面的化学键形成和物理吸附。
物理吸附是指吸附剂和吸附分子之间的相互作用主要是通过范德华力实现的,而化学吸附则是指吸附剂和吸附分子之间形成了化学键,吸附是一个不可逆的过程。
总之,低温吸附是一种利用吸附剂表面的范德华力和表面活性位点吸附气体分子的现象。
这种吸附可以应用于很多领域,例如气体分离、催化反应、储氢等。
低温物理吸附实验报告
一、实验目的1. 了解低温物理吸附的基本原理和方法。
2. 掌握低温物理吸附仪器的使用方法。
3. 通过实验,测定吸附剂的比表面积和孔径分布。
二、实验原理低温物理吸附是指在一定温度和压力下,吸附质分子在固体表面发生的吸附现象。
吸附剂的比表面积和孔径分布是评价其吸附性能的重要指标。
低温物理吸附实验通常采用氮气作为吸附质,通过测量氮气在固体表面的吸附量,来计算吸附剂的比表面积和孔径分布。
三、实验仪器与试剂1. 仪器:低温物理吸附仪、真空泵、干燥器、电子天平、样品皿等。
2. 试剂:氮气、吸附剂(如活性炭、沸石等)。
四、实验步骤1. 准备样品:将吸附剂放入干燥器中,干燥24小时,然后称取一定质量的吸附剂放入样品皿中。
2. 调节吸附仪:打开吸附仪,调节温度、压力等参数,使其达到实验要求。
3. 吸附实验:将样品皿放入吸附仪中,开启真空泵,使样品皿内部压力降至实验要求。
在低温条件下,通入氮气,使吸附质分子在固体表面发生吸附。
4. 解吸附实验:停止通入氮气,逐渐升高温度,使吸附质分子从固体表面解吸,收集解吸附氮气。
5. 数据处理:根据实验数据,计算吸附剂的比表面积和孔径分布。
五、实验结果与分析1. 比表面积计算:根据实验数据,采用BET(Brunauer-Emmett-Teller)方程计算吸附剂的比表面积。
BET方程如下:\[ S = \frac{V_{m}}{b} \times \frac{V_{m}^{3}}{V_{m} - V_{m}^{0}} \]其中,\( S \)为比表面积,\( V_{m} \)为吸附量,\( b \)为BET常数,\( V_{m}^{0} \)为饱和吸附量。
2. 孔径分布计算:根据实验数据,采用BJH(Barrett-Joyner-Halenda)方法计算吸附剂的孔径分布。
BJH方法如下:\[ \frac{1}{V_{m}} = \frac{1}{V_{m}^{0}} + \frac{1}{V_{m}} \times\frac{1}{(P_{0} - P)} \]其中,\( V_{m} \)为吸附量,\( V_{m}^{0} \)为饱和吸附量,\( P_{0} \)为临界压力,\( P \)为实际压力。
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低温物理吸附技术——表面积和孔结构表征多孔材料的最大特点在于它具有“孔”,“分子筛”一词来源于此(不在于骨架结构,而在于骨架所围成的孔穴),因此,“孔”分析(沸石的吸附能力测量)提供了最简单并且最直接的表征方法,其性质表征包括两方面:骨架(或固体壁部分)和孔穴部分骨架部分包括:(1)结构,揭示样品的结晶性,晶系,空间群,晶胞中的原子坐标,成绩和超结构(2)化学组成及组成的均匀性(3)对性质有影响的杂质(4)对性质有影响的结构不完整性(缺陷等)孔穴部分包括孔径,孔体积,比表面,孔尺寸分布,孔穴形状等等。
目前来讲有关孔的性质都是通过低温物理吸附来测定。
吸附法是让一种吸附质分子吸附在待测粉末样品(吸附剂)表面,根据吸附量的多少来评价待测粉末样品的比表面及孔隙分布大小的方法。
低温吸附是指在恒定温度下,在平衡状态时,一定的气体压力,对应于固体表面一定的吸附量,改变压力可改变吸附量。
平衡吸附量岁压力而变化的曲线成为吸附等温线,对吸附等温线的研究与测定不仅可以获取有关吸附剂和吸附质性质的信息,还可以计算固体的比表面和孔径分布1.原理1.1吸附模型低温氮吸附容量法测催化剂比表面积的理论依据就是Langmuir方程和BET方程.朗格缪尔吸附模型假定条件为:(1)吸附是单分子层的,即一个吸附位置只吸附一个分子。
(2)被吸附分子间没有相互作用力。
(3)吸附剂表面是均匀的。
在一定温度和压力下,吸附剂-吸附质系统达到吸附平衡时,吸附速率与脱附速率相等,即达到了动态吸附平衡,吸附剂表面被吸附的位置可表示为:θ=K1P/(1+K1P) (1) 若以V表示气体分压为P下的吸附量;V m表示所有吸附位置被占满时的饱和吸附量;K1为朗格缪尔常数,则θ=V/V m( 2) 由(1)、(2)式可演变为P/V=P/V m+1/K1V m,以P/V为纵坐标,P为横坐标作图,可得一条直线,从该直线斜率1/Vm可以求出形成单分子层的吸附量。
但是,由于很多情况下吸附剂表面都是多分子层吸附,由此必须引入BET方程,计算出多分子层的饱和吸附量V m。
BET模型假定条件:(1)吸附剂表面可扩展到多分子层吸附。
(2)被吸附组分之间无相互作用力,而吸附层之间的分子力为范德华力。
(3)吸附剂表面均匀。
(4)第一层吸附热为物理吸附热,第二层为液化热。
(5)总吸附量为各层吸附量的总和,每一层都符合Langmuir公式。
在以上假设基础上推导出的BET方程为:P/V(P0-P)=1/V m C+(C-1)/V m C*P/P0(3) 式中V:达到吸附平衡时的平衡吸附量;Vm:第一层单分子层的饱和吸附量;P:吸附质的平衡分压;P0:吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压;C:与吸附热有关的常数。
1.2表面积计算BET计算表面积As 的公式:As=(Vm/22414)Naσ;其中Vm 为单分子层体积(根据测得的吸附体积,相对压力等计算得出);22414为砌体的摩尔体积,Na为阿伏加德罗常数,σ为每个吸附质分子锁覆盖的面积,氮气分子一般取为0.162nm3.通常BET法适于相对压力的范围为0.05-0.351.3孔径分布计算气体吸附法孔径分布测定利用的是毛细冷凝和体积等效交换原理。
毛细凝聚模型是指在毛细管内,液体弯月面上的平衡蒸汽压P小于筒温度下的饱和蒸汽压P0,即在低于P0的压力下,毛细孔内就可以产生凝聚液,而且吸附质压力P/ P0与发生凝聚的孔的直径—一一对应,孔径越小,产生凝聚液所需的压力也越小,其一一对应关系有凯尔文(kelvin)方程Rk=-0.414/log(P/ P0),当压力低于一定的P/ P0时,半径大于Rk的孔中凝聚液汽化并脱附出来,通过测定样品在不同P/ P0 下凝聚氮气量,可绘制等温脱附线。
然后再按照圆柱孔模型计算出孔径分布,测量范围一般是2-50nm。
2吸附平衡等温线吸附平衡等温线就是以压力为横坐标,恒温条件下吸附质在吸附剂上的吸附量为纵坐标的曲线,通常用比压p/p0 表示压力,p为真实气体的真实压力,p0 为气体在测量温度下的饱和蒸汽压,吸附平衡等温线可分为吸附和脱附两部分,吸附平衡等温线的形状与材料的孔组织结构有关2.1吸附平衡等温线分类根据IUPAC的分类,吸附平衡等温线有六种不同的类型,其中4种类型适用于多孔材料。
但只有四种类型(Ⅰ,Ⅱ,Ⅳ,Ⅵ)适用于多孔材料,曲线如下图:微孔材料(包括多数沸石和类沸石分子筛)的吸附平衡等温线为Ⅰ型,由于吸附质与孔壁之间的强相互作用,吸附开始在很低的相对压力下,但由于吸附的分子间的相互作用,完全填满孔穴则需稍高一点的相对压力,在较低的相对压力下(<0.3,氮气吸附)微孔填充不会观察到毛细管凝聚现象,很难与单分子层吸附过程区分开来,一旦微孔填满后,外表面继续吸附,在高比压区的吸附行为与介孔和大孔固体相同。
一定条件下,超微孔固体(包括沸石和类沸石分子筛)的吸附平衡等温线为Ⅵ型,如果孔在能量上是均已的,那么吸附应该发生自爱很在的一段压力范围内,如国孔表面具有机组能量不等的吸附活性点,吸附过程将是分布进行的,吸附等温线呈现台阶,每一台阶代表一组能量相同的吸附点,此类等温线只有那些结构和组成和组成十分严格的晶体上对某些吸附质在一定条件下的吸附才会出现。
介孔材料(包括MCM-41,MCM-48和SBA系列介孔材料)多呈现Ⅳ型吸附平衡等温线,在较低的相对压力下发生的吸附主要是单分子层吸附,然后是多层吸附,至压力足以发生毛细管凝聚时,吸附等值线上表现为一个突越,介孔的孔径越大,毛细管凝聚发生的压力越高,之后则是外表面吸附。
大孔材料的吸附平衡等温线为Ⅱ型,低比压区的吸附与介孔材料相同,单层吸附与多层吸附之间没有明显的界限,与Ⅳ型吸附平衡等温线的最大差别是没有毛细管凝聚现象发生,在中等压力(比压)下没有明显的突越。
2.2迟滞效应若吸附-脱附不完全可逆,则吸附-脱附等温线是不重合的,这一现象成为迟滞效应。
多发生在Ⅳ型线上,IUPAC将迟滞环分为四类(H1,H2,H3和H4)。
如上图所示H1:常见结构-独立的圆筒形细长孔道且孔径大小均一分布较窄。
H2:瓶状孔(口小腔大)。
H3和H4:狭缝型孔道,形状和尺寸均匀的孔呈现H4迟滞环,而非均匀的孔呈现H3迟滞环。
除吸附平衡等温线法之外,也可以通过t-曲线或a-曲线来测定微孔和介孔的孔容及表面积。
3主要实验方法;3.1重量法试验样品被放到微量天枰上,首先样品需要通过真空或高温处理,进行脱气,然后将样品暴露在吸附质的气氛中,在恒定的温度下改变吸附质的压力(从小到大,然后再从大变到小,或是根据需要按一定程序变化),并跟踪样品的重量变化,从而得到吸附-脱附平衡等温线。
3.2量压法试验样品被放在一个已知体积的封闭的恒温的系统中,根据压力的变化来推算吸附量,一般从真空开始,升压到一个大气压,然后降低压力到较低的压力,每次通过定量地加入或抽出吸附质砌体,当达到吸附-脱附平衡之后记录样品在此平衡压力下的吸附量,从而得到吸附和脱附过程的平衡等温线。
3.3样品制备吸附法的关键是吸附质气体分子有效地吸附在被测颗粒的表面或填充在孔隙中,预处理的目的是让非吸附质分子(有机模板,水,空气等)占据的表面尽可能被释放出来,如通过加热除去模板剂,要有足够的空气(或氧气)在足够高的温度下并保证足够长的加热时间,此过程通常在高温炉中完成。
预处理后,称量样品,通常要求待分析样品表面积40-120m2,准确称量样品管重量和脱气后总重,保证脱气前后管内气体重量一致。
3.4吸附气体的选择虽然原则上几乎任何普通的小分子都可做为吸附质,但在实践中通常只选用那些易于操作的气体:Ar,O2或N2,与氮气相比,低蒸汽压的Kr和Ar更适于测量低比表面的材料。
对于介孔,一般选氮气做吸附质,对微孔,选择饱和蒸汽压小的氩气或氪气。
常用的气体(如Ar,O2和N2)不能进入六元环,因此这些吸附质不能用于测量超微孔材料(如方钠石,方沸石)。
4.其它物理吸附测定催化剂孔结构之外除了低温吸附-脱附法,还有一些常用方法,如沸石等微孔孔径尺寸的有效方法是适用动力学直径大小不同的砌体或易挥发的液体作为探针分子,根据低温时沸石只能吸附那些小于孔穴开口的分子,温度高时由于砌体伸缩范围较大,有可能部分进入较小开口,这样可测出孔径结语两分子直径之间的尺寸,对微孔孔体积的测量,比较经典的方法是使用氧气作为吸附质和McBain-Bakr 装置,样品原为真空下脱水或脱气,然后测量干燥样品的重量,冷却样品至-196℃,引入氧气(比压0.5),2h后再测重,所增加重量则为吸附氧气的量等。
5.几种与吸附剂无关的吸附现象吸附-脱附是一个非常复杂的过程,有些现象与被分析的吸附剂无关。
如TSE现象,它是指对与有序性较差的介孔材料,在由毛细凝聚现象引起的突越在吸附分支表现得不是很清楚(比较缓慢),而脱附分支却在相对压力O.4左右呈现出非常明显的突越,这样脱附的突越与吸附剂无关,而与吸附质有关,在此情况下,由吸附分支得到的数据更接近真实。
此外还有流体-晶体相变现象,它是指Ar在ZSM-5上吸附时,在相对压力0.001有一个突越,而氮气与此对应的突越在相对压力0.1-0.2范围内,这一现象被解释为吸附质在微孔中发生了流体-晶体相变,而不是材料微孔引起的。
6.吸附分析在多孔催化剂表征中的应用结晶度测量:比较孔体积,比表面积等参数可用来衡量分子筛材料的结晶度,此法与X射线衍射法相互补充和验证.表面性质(亲水性和疏水性):不同硅铝比的沸石表面的性质有很大的差别,表面经过修饰的材料又和所用的功能团有关,他们的差异体现在吸附作用上,尤其是对水的吸附,例如,丝光沸石和ZSM-5对水的吸附量随骨架硅铝比升高而降低。
另外在微孔分析,介孔分析和大孔材料分析中也有很广的应用。
微孔的测量和分析比较复杂,如需要孔分布结果,必须测量超低压力(高真空)区域的吸附,操作麻烦(易漏气等)且费时。
有一简化的犯非法是适用二氧化碳作为吸附质,不需要高真空操作。
介孔分析就是根据毛细冷凝现象,利用Kelvin公式和BJH模型计算介孔分布,最常用的对大孔分析最常用的方法是压汞法,汞不会浸润被它压入的大多数材料,因此,只有在外力作用下,汞才能压入多孔材料的孔穴中,通常,外界所施加的压力与孔中汞的表面张力相等。
随着科技的发展,近年来,吸附分析技术在越来越多的领域得到应用,如在煤炭工业中利用低温物理吸附技术可测定煤或焦炭的气孔结构,以便从微观的结构信息与宏观性能之间有一个清晰的概念,此外还有人对CO2对没低温系抚养的影响进行了研究,以探索延缓煤自燃的方法。
此外还可以惊醒低温吸附制冷,以及利用物理吸附除去低浓度的有害物质。
7.小结总而言之,低温吸附-脱附的测定一定要认真,人系结果也应十分仔细,避免得出错误的结论,常用的吸附方法和技术以及相关参数见上表。