吸附法研究固体表面的分形性质

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固体表面的吸附课件

A、B两种气体均能被吸附，或被吸附的A分子在表面上发生反应生成的产物B 也能被吸附，分压pA、pB下，覆盖度为θA、θB。则有：
A分子的吸附速度： U1=K1pA（1-θA-θB） A分子的脱附速度： U2=K2θA
吸附平衡时
K1pA（1-θA-θB）=K2θA
K1
A
K p 2
(1 )
A
A
B
吸F附re剂u与nd吸li附c质h等的温相互吸作附用方。程怎；样建立吸附过程的数学模型、怎样
F进re行un吸d附lic过h程ad相s关or参pt数io的n 计iso算th？e通rm过a大l e量q实ua验ti研on究，得到如下三种
等多温分吸附子方层程吸。附理论——BET吸附等温方程
Multi-layer adsorption theory—BET adsorption isothermal
equation
1. Monolayer adsorption theory—Langmuir方程
处理 Langmuir等温式三类理论
①动力学路线(Dynamics line)—分子被吸附在固定吸附位上，忽略吸附剂表面的吸引与排斥
②热力学路线(Thermodynamics line)—吸附分子是两维流体，要考虑被吸附分子间水平面相互吸引力
吸附质：被吸附的物质。吸附质可以是气体或液体。
吸附剂：能吸附别的物质的物质。吸附剂为固体且常为多孔性固体。
2.吸附现象的本质
气体与固体接触有三种情况
✓化学反应，如水气与CuSO4，得到CuSO4·H2O、CuSO4·3H2O和CuSO4·5H2O等；
CaCl2吸水也是化学反应，形成了水合物。
✓吸收，如H2与Pd，此过程在本质上与溶解一样； ✓吸附

吸附分离

⏹吸附分离技术和理论
定义：吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能力，使其富集在吸附剂表面，再用适当的洗脱剂将其解吸达到分离纯化的过程。

液相(气相)→固相——吸附剂、吸附物
⏹吸附过程通常包括：待分离料液与吸附剂混合、吸附质被吸附到吸附剂表面、料液
流出、吸附质解吸回收等四个过程。

⏹吸附法的特点
⏹常用于从稀溶液中将溶质分离出来，由于受固体吸附剂的限制，处理能力较小；
⏹对溶质的作用较小，这一点在蛋白质分离中特别重要；
⏹可直接从发酵液中分离所需的产物，成为发酵与分离的耦合过程，从而可消除某些
产物对微生物的抑制作用；
⏹溶质和吸附剂之间的相互作用及吸附平衡关系通常是非线性关系，故设计比较复杂，
实验的工作量较大。

吸附原理：固体的表面性质——固体表面分子（或原子）所处的状态与固体内部分子（或原子）所处的状态不同。

化学吸附仪的工作原理

化学吸附仪的工作原理化学吸附仪是一种广泛应用于固定床催化剂反应器的实验仪器，可以用来测量反应器中液态或气态组分的吸附性质。

本文将介绍化学吸附仪的工作原理、组成和使用方法。

工作原理化学吸附法是指通过化学作用使气体或溶液中的成分吸附在固体表面的一种方法。

化学吸附仪利用此原理，通过测量化学吸附过程中吸附物质的含量或变化量来分析催化剂反应器中的组分变化。

通常情况下，化学吸附仪由反应器、样品加热器和检测系统三部分组成。

将待测试的液态或气态物质加入反应器中，加热反应器将其蒸发或气化，形成气相或液相。

通过加入稳定的气体或液体流过固体吸附剂使它们充分接触，形成吸附层。

通过改变吸附剂表面的条件，如温度、压力或组分，来调节吸附物质的含量或变化量。

通过检测样品中残留的物质含量，来判断吸附物质的含量或变化量。

化学吸附仪可用于研究吸附剂的性质，包括表面积、孔径分布、酸碱性等方面，并且也可以用于催化剂活性研究以及催化剂的还原等研究。

组成化学吸附仪包括反应器、样品加热器、检测系统等零部件。

反应器反应器通常由一定大小的玻璃球或其他材料制成，容积一般在1到10毫升之间。

反应器通常包括加热器和温度控制器，以控制反应器中的温度。

在反应器中加入样品，如催化剂、吸附剂或原料气体等。

样品加热器样品加热器主要用于加热反应器中的样品，使其蒸发或气化，形成气相或液相。

其一般由电加热片、恒温水池等部件组成，以控制反应器的温度。

检测系统检测系统主要用于测量和记录化学吸附过程中的相关参数，并将数据输出到计算机或数据存储设备上。

检测系统通常包括电化学电位分析仪、液相色谱仪、气相色谱仪、质谱仪等分析设备。

使用方法使用化学吸附仪需要遵循以下步骤：1.准备样品和吸附剂，将样品放入反应器中。

2.在反应器中加入稳定的气体或液体，使其充分接触吸附剂，形成吸附层。

3.将反应器加热到所需要的温度，维持一段时间。

4.通过检测系统测量反应器中残留的物质含量，通过吸附物质的含量或变化量得出所需要的实验结果。

基于低温液氮吸附法的煤岩孔隙分形特征

一、概述煤是一种重要的化石能源资源，其中孔隙结构是影响煤储层渗流性和孔隙度特征的重要因素。

孔隙结构往往是煤储层物性特征的重要指标之一，对煤储层孔隙结构的研究有着重要的理论和实际意义。

二、低温液氮吸附法在煤岩孔隙结构研究中的应用低温液氮吸附法是目前研究煤岩孔隙结构的常用方法之一。

该方法利用低温液氮在固体表面上的吸附现象，可以测定煤岩的比表面积、孔隙体积、孔隙尺寸分布等参数，从而揭示煤岩的孔隙结构特征。

三、煤岩孔隙分形特征煤岩的孔隙结构具有分形特征，表现为孔隙尺寸和形状的多样性和复杂性。

煤岩孔隙分形特征包括孔隙尺寸的分形维数、孔隙形状的分形特征等。

煤岩孔隙结构的分形特征对其储层物性和流体运移特性有着重要的影响。

四、基于低温液氮吸附法的煤岩孔隙分形特征研究在煤岩孔隙分形特征研究中，低温液氮吸附法被广泛应用。

通过该方法可以获取煤岩孔隙尺寸的分形维数、孔隙形状的分形特征等参数，进而深入研究煤岩孔隙结构的分形特征和物性特征之间的关系。

通过煤岩孔隙分形特征的研究，可以揭示煤岩储层的物性特征，为煤层气勘探开发和煤矿开采提供重要的理论依据。

五、煤岩孔隙分形特征对煤层气开发的影响煤岩孔隙结构的分形特征对煤层气开发有着重要的影响。

煤岩孔隙分形特征直接影响着煤层气的储集和运移。

研究表明，孔隙分形维数和孔隙形状的分形特征与煤层气储集和运移的规律密切相关。

深入研究煤岩孔隙分形特征对于指导煤层气的勘探开发具有重要的意义。

六、结论基于低温液氮吸附法的煤岩孔隙分形特征研究是煤岩孔隙结构研究的重要方法之一，对于揭示煤岩孔隙结构的多样性和复杂性具有重要的意义。

煤岩孔隙分形特征的研究不仅可以为煤储层的宏观物性和微观结构提供重要的理论依据，还可以为煤层气的勘探开发和煤矿开采提供重要的应用价值。

深入研究煤岩孔隙分形特征对于指导煤层气的发现和开发具有重要的实际意义。

七、煤层气开发中的挑战随着全球能源需求的不断增长和对清洁能源的需求越来越迫切，煤层气作为一种清洁能源资源受到了广泛关注。

吸附法

吸附法的应用
• • •
脱色吸附树脂应用于长链二元酸发酵液脱色
目标产物的分离水处理
用絮凝和大网格吸附法提取螺旋霉素大网格树脂从发酵液中吸附分离乙醇大孔吸附树脂处理有机废水
• •
气体过滤除臭
吸附树脂在长链二元酸发酵液脱色中的应用
培养基及发酵过秳中所产生的色素较多，常常使得发酵液呈棕黄色，如果丌脱色将影响产品的色泽。活性炭脱色易产生粉尘，只能使用一次，成本也比较高。
吸附速率
吸附速率：指单位时间内单位质量吸附剂吸附的量。吸附速率不体系性质(吸附剂、吸附质及其混合物的物理化学性质)、操作条件(温度、压力、两相接触状况)以及两相组成等因素有关。吸附过秳为非稳态过秳，但对于某一瞬间，可按拟稳态处理。
吸附平衡
在一定温度和压力或浓度下，当气体或液体不固体吸附剂经长时间充分接触后，吸附质在流体相和固体相中的含量丌再变化，即达到平衡状态。影响吸附平衡的因素：温度、压力或浓度、吸附剂和吸附质的性质。通常吸附量不温度成反比，不压力或浓度成正比。
定向力：是极性分子之间产生的作用力，是由于极性分子的永久偶极矩产生的分子间的静电引力。分子的极性越大，定向力越大，它还不热力学温度成反比。诱导力：是指极性分子和非极性分子之间的吸引力，极性分子产生的电场作用会诱导非极性分子极化，产生诱导偶极矩，两者之间相互吸引而发生吸附作用，这种力不温度无关。色散力：是非极性分子之间的引力，即当分子由于外围电子运动及原子核在零点附近振动，正负电荷中心出现瞬时相对位秱时，产生快速变化的瞬时偶极矩，这种瞬时偶极矩还能使外围非极性分子极化，被极化的分子又反过来影响瞬时偶极矩的变化而产生这种色散力。
吸附法的缺点：

固体表面能测定方法研究进展

第49卷第12期2020年12月应用化工Applied Chemical IndustryVol.49No.12Dec.2020固体表面能测定方法研究进展王书敏1,张丽华1,代淑兰2(1.中北大学化学工程与技术学院，山西太原030051；2.中北大学环境与安全工程学院，山西太原030051)摘要:介绍了固体表面能的不同测定方法，包括温度外推法、溶解热法、劈裂功法、应力拉伸法、理论计算法、表面链接法、电测法以及接触角法，对表征固体表面性质非常重要,它反映了固体表面分子之间的作用力状况,与固体的粘合、催化、改性、摩擦、生物相容性等性质紧密相关。

因此，固体表面能的准确测定对确定固体的表面性质有着十分重要的意义。

目前固体表面能无法通过直接方法测定，只能通过一些方法估测，分析了各测定方法中的局限、适用范围及存在的问题。

关键词：固体表面能；表面性质;接触角法；温度外推中图分类号:TQ311；O647文献标识码:A文章编号：1671-3206(2020)12-3155-07Research progress in the determination of solid surface energyWANG Shu-min,ZHANG Li-hua,DAI Shu-Ian'(1.School of Chemical Engineering and Technology,North University of China,Taiyuan030051,China；2.Environmental and Safety Engineering Institute of North University of China,Taiyuan030051,China)Abstract:Introduced solid surface energy of different measurement methods,including temperature extrapolation method,solution heat method and splitting method, stress stretching method,the theoretical calculation method Jink method,electrical measuring method and surface contact Angle method,the characterization of solid surface properties is very important,it reflects the molecules on the surface of the solid reaction condition,and the solid glue,catalysis,modification,friction,biocompatibility and other properties are closely related.Therefore,the accurate measurement of solid surface energy is very important for the determination of solid surface properties.At present,the solid surface energy can not be measured by direct methods,but can be estimated by some methods.Key words:solid surface energy；surface properties;contact angle method;temperature extrapolation在生产和生活中,界面现象无处不在,几乎每一个物理、化学过程都涵盖了界面体系。

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。

分形吸附理论及其对粘土性质的表征方法

Ａｂｔａｔｓｒｃ：
Ｆａｔｌａｏｐｉｎｔｅｒｎｄｉｐｌａｉｎｎｃａａｔｒｚｔｏｆｃａｓｗｅｅｉｔｄｕｅｎｄｃｍｍｏｒｃａｄｓｒｔｈｏｙａｔａｐｉｔｓｉｈｒｃｅａｉｎｏｌｙｒｎｒｃｄ，ａｏｏｓｃｏｉｏｎ
同方式而成的层状硅酸盐，极性溶剂水中分散在成片状或板状颗粒。不同类型的粘土矿物分散后颗粒的几何特征不同。以蒙脱石为例，想条件理下可分散到单位晶胞大小的尺度，分散后粘土各层的外表面积和交换性离子、水或极性分子可以进入的内表面积之和高达８０ｍ／。当然，外０ｇ其表面积比总比表面积要小得多，蒙脱石外表面积的典型值为４０～１０Ｉ／，岭石只有ｌ０ｌｇ高ｌ０—３０
ｆｃａｄｏｔｎｍｏｅｓａｄｄｔｒｎｔｎｏａｔｏｉｎｉｎｒｉｃｓｅｒｔｌａｓｒｉｄｌｎｅｅｍｉａｉｆｆｃｉｎｄｍｅｓｏｓｗｅｅｄｓｕｓｄ．ａｐｏｏｒ
Ｋｅｒｓ：ｙｗｏｄ
收稿日期：０６—１２０２—１５
１分形几何理论基础
分形几何学由Ｍａｄｌ０［立于２ｎｅｎ创ｂ０世纪７Ｏ
年代中期，以后这门新兴的学科在许多领域得到
广泛应用，如物理学、化学、物学、生医学、震学、地材料学以及社会人文科学领域。分形几何与欧氏

吸附分离技术研究进展

吸附分离技术研究进展吸附分离技术是指将流动相(气体或液体)与具有较大表面积的多孔固体颗粒相接触,流动相的一种或多种组分选择地吸附或持留于顺粒微孔内,从而达到分离目的的方法。

为了回收该组分和吸附剂的净制,作为吸附剂的固体颗粒需要再生,吸附和再生构成吸附分离的循环操作。

常用的吸附剂包括硅胶、氧化铝、活性炭、碳分子筛、沸石分子筛等[1]。

吸附是一表面现象,在流体(气或液)与固体表面(吸附剂)相接触时,流固之间的分子作用引起流体分子(吸附质)浓缩在表面。

对一流体混合物,其中某些组分因流固作用力不同而优先得到浓缩,产生选择吸附,实现分离。

吸附分离过程依据流体中待分离组分浓度的高低可分为净化和组分分离,一般以质量浓度10%界限[2],小于此值的称为吸附净化。

吸附是自发过程,发生吸附时放出热量,它的逆过程(脱附)是吸热的,需要提供热量才能脱除吸附在表面的吸附分子。

吸附时放出热量的大小与吸附的类型有关:发生物理吸附时,吸附质吸附剂之间的相互作用较弱,吸附选择性不好,吸附热通常是在吸附质蒸发潜热的2～3倍范围内，吸附量随温度升高而降低;而发生化学吸附时,吸附质吸附剂之间的相互作用强,吸附选择性好且发生在活性位上,吸附热常大于吸附质蒸发潜热的2～3倍。

在吸附分离技术的实际应用中,吸附剂要重复使用,吸附与脱附是吸附分离过程的必要步骤。

吸附剂脱附再生的实现方式主要有两种:提高吸附剂温度和用低吸附质浓度的流体。

吸附剂的性能决定着吸附分离技术的应用,因此吸附剂的开发一直是吸附分离技术的研发重点。

从含CO和N2的气体混合物中分离出CO，或从烯烃和烷烃气体混合物中分离出烯烃，用一般的吸附剂无法实现,因这些待分的物质性质相近,在吸附剂上有着相近的吸附容量,选择性差。

如果利用CO和烯烃分子都有л键和络合吸附具有化学吸附的专一性的特性，就可能开发出具有选择性吸附CO 和烯烃的专用吸附剂，多年来在这方面的研究开发取得了不少的结果[3-6]。

固体表面的吸附剖析

三、吸附等温式
(1) Langmuir 等温式
基本假定: (a) 单分子层吸附.
(b) 固体表面是均匀的 (c) 被吸附的分子之间不互相影响
吸附与脱附的反应式：
ka
G+S
SG
kd ka , kd : 分别为吸附和解吸(脱附)过程的速率系数
吸附速率： ra ka p(1 )
p ：被吸附气体的压力 θ：表面覆盖率 1- θ: 表面空白率
Cp p )1 (C
1)p /ps
Vm: 固体表面上铺满单分子层时所需气体的体积 C : 与吸附热有关的常数 ps : 试验温度下气体的饱和蒸气压 V :在平衡压力p时的吸附量 p/ps:吸附比压
由于方程中包含两个常数C和Vm，故又叫做BET的二常数
若吸附层不是无限的，而是有一定的限制，例如
在吸附剂孔道内，至多只能吸附n层，则BET公式修正
二、基本概念
(1) 吸附剂和吸附质
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。
(2) 吸附量
(1)单位质量的吸附剂所吸附气体的体积。
q V / m 单位：m3 g-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 单位：mol g-1
为三常数公式：
若n =1,为单分子层吸附,上式可以简化为 Langmuir公
式。
V
Vm
Cp (ps
q：吸附量，cm3/gkຫໍສະໝຸດ n是与温度、体系有关的常数。
x：吸附气体的质量 m：吸附剂质量
k’，n是与温度、体系
p：气体的平衡压
有关的常数。
力
Freundlich 等温式是一个经验公式，它对的适

固体表面吸附

H (吸附） DN2 2x
在等温等压下：
G H TS 0 H 0
x 1/ 2DN2 有时ΔH>0，即吸附为吸热过程，这是由于分子在表面上吸附时，解离为非常活泼的物种所致，如氧在Ag表面吸附，使氧变成 O 。
由于 S 0 所以：即化学吸附热为放热过程，
与上述两种现象不同，吸附是表面效应，吸附之后，固体内部并不发生变化。有时这些过程是不易区分的，如吸附的气体分子可能会扩散到固体体相中，即溶解，于是将这种情况笼统地称为吸着。
2016/10/16 表面化学 9
吸附剂：表面上发生吸附作用的固体吸附质：被吸附的气体等物质。吸附：由于物理或化学的作用力场，某物质分子附着或结合
1、界面二维状态方程
气体与凝聚相接触，可分为α、β 两个体相及表面相σ 三部分，体相自由能为：
G G G G G , G
热力学基本方程 G=f(T,p,n1,n2…)
dG dG , dG Vdp i dni dA

2016/10/16 表面化学 7
• 5.1 固体表面的吸附、吸收与吸着 • 固体表面的吸附作用是表面能存在所引起的一种普遍存在的现象。因为固体不能像液体那样改变表面形状、缩小表面积、降低表面能，但可利用表面分子的剩余力场来捕捉气相或液相中的分子，降低表面能以达到相对稳定状态。 • 吸附作用使固体表面能降低，是自发过程，因而难以获得真正干净的固体表面。
r
永久偶极矩相互作用势能为：
2 2 12 2 3 3kTr 6
U (r )
诱导偶极矩相互作用势能为：
U i ( r ) ( i 2 12 1 2 1 ) i1 2 6 6 r r

吸附机理研究

吸附机理研究一、引言吸附是一种常见的物理现象，广泛应用于化学、生物、环境等领域。

吸附机理研究是深入了解吸附过程及其应用的关键。

本文将从吸附机理的基本概念入手，探讨吸附过程中的分子间相互作用和表面特性对吸附行为的影响，并介绍常见的吸附模型和实验方法。

二、基本概念1. 吸附定义：指气体或液体分子在接触固体表面时，由于相互作用而停留在表面上的现象。

2. 吸附分类：可分为物理吸附和化学吸附两种。

物理吸附是指分子间由于范德华力而产生的相互作用力所致，通常在低温下发生；化学吸附则是指分子间发生了化学反应，形成了新化合物，通常需要高温或催化剂参与。

3. 吸附强度：通常使用平衡常数K来表示，即K=Cs/C0（Cs为表面上已被占据位置数目与总位置数目之比，C0为气相或液相中溶质浓度）。

三、分子间相互作用和表面特性对吸附行为的影响1. 分子间相互作用：分子间的范德华力、静电力和氢键等相互作用是影响吸附行为的重要因素。

范德华力是物理吸附的主要驱动力，与分子极性、大小和形状有关；静电力则与表面带电性质有关；氢键则通常发生在分子间具有O-H、N-H或F-H等极性基团时。

2. 表面特性：表面化学成分、晶体结构、孔隙结构和表面形貌等都会影响吸附行为。

例如，含有活性官能团的表面更易于发生化学吸附；孔隙结构较大的材料对大分子的物理吸附更为适合。

四、常见的吸附模型1. Langmuir模型：假设吸附在表面上的分子之间不发生相互作用，且每个位置只能被一个分子占据。

其方程为Q=QmaxKCs/(1+KCs)，其中Q为单位质量固体表面上被占据位置数目，Qmax为最大占据位置数目，K为平衡常数。

2. BET模型：假设吸附在表面上的分子之间发生相互作用，且每个位置可以被多个分子占据。

其方程为C/C0=[(P/P0)(1-C/C0)]/[1-(P/P0)B]，其中C为单位质量固体表面上被占据位置数目，C0为表面总位置数目，P为气相压力，P0为饱和蒸汽压力，B为常数。

固体表面的吸附

(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。
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
Freundlich吸附等温式
Freundlich吸附等温式有两种表示形式：
(1) q kp1/n
(2) x k' p1/n m
q：吸附量，cm3/g
k，n是与温度、体
系有关的常数。
x：吸附气体的质量 m：吸附剂质量
k’，n是与温度、体系
有关的常数。
Freundlich吸附公式对q 的适用范围比Langmuir公式要宽。
根据吸附剂表面与被吸附物之间作用力的不同，吸附可分为物理吸附与化学吸附。物理吸附是被吸附的流体分子与固体表面分子间的作用力为分子间吸引力，即所谓的范德华力(Van der waals)。因此，物理吸附又称范德华吸附，它是一种可逆过程。化学吸附是固体表面与被吸附物间的化学键力起作用的结果。这类吸附需要一定的活化能，故又称“活化吸附”。这种化学键亲和力的大小可以差别很大，但它大大超过物理吸附的范德华力。
对于一个吸附质分子吸附时解离成两个粒子的吸附
ra ka p(1 q )2 rd kdq 2 达到吸附平衡时： ka p(1q )2 kdq 2
则Langmuir吸附等温式可以表示为：
q a1/ 2 p1/ 2
1 a1/ 2 p1/ 2
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：

活性炭吸附法测固体比表面(BET法)7

活性炭吸附法测固体比表面（BET法）一．实验目的：1.了解多分子层理论及BET公式；2.掌握BET重量法测定比表面的原理和方法；二．实验原理：定义：比表面是指单位质量(或单位体积)的物质所具有的表面积，其数值与分散粒子大小有关。

1.处于固体表面的分子，由于周围原子对它的作用力不对称，即原子所受的力不饱和，因而有剩余力场，可以吸附气体或液体分子。

当气体在固体表面被吸附时，固体叫吸附剂，被吸附的气体叫吸附质。

当吸附质的温度接近于正常沸点时，往往发生多分子层吸附。

2.多分子层吸附理论认为固体表面已经吸附了一层分子之后，由于被吸附的气体本身的范氏引力，还可以继续发生多分子层吸附。

第一层吸附是气体分子与固体表面直接发生联系，第二层以后各层则是相同分子之间的相互作用，且各层的吸附热都相同，而且接近气体的凝固热。

当吸附达到平衡时，气体的吸附量等于各层吸附量的总和。

在等温条件下：p/v(p s-p)=1/v m c+(c-1)/v m c*p/p s上式即为BET公式。

式中： V—是平衡压力为P时的吸附量；P0—为实验室温度时的气体饱和蒸汽压V m—是第一层盖满时的吸附量 C为常数p/p s---比压，约在0.05和0.35之间。

3.BET色谱法是建立在BET多分子层吸附理论上的一种测定多孔物质比表面的方式。

它只通过一次实验就可以得到吸附质的比表面积。

本实验采用氢气作载气，氮气作吸附质，活性碳作吸附剂。

一定流速的载气和氮气经混合器混合后通过样品管，在室温下氢气和氮气不被活性碳吸附，记录基线为一条直线。

当样品管中放入液氮中，氮气在它的沸点附近发生物理吸附作用，而氢气不被吸附，此时电脑上会出现一个氮气的吸收峰，取走液氮后，被吸附的氮气就从活性碳中脱附出来，这样电脑上就会出现一个脱附峰。

由电脑自己记录和分析数据，得到样品的表面积。

三．实验仪器：氮气钢瓶、氢气钢瓶、液氮、活性碳、比表面测定仪、皂膜流量计、保温杯、秒表。

生物分离工程-吸附法

m = mmax bc (1+bc)
Freundlich吸附等温线
在稀溶液, 1+bc≈1，m= mmax bc，吸附量和浓度一次方成正比
m = mmax bc (1+bc)
在浓溶液中, 1+bc≈bc，m= mmax ，吸附量和浓度零次方成正比
可以想象，在中等浓度时，吸附量和浓度的（1/n）次方成正比（n>1），故有下列关系：
• 吸附容量主要与比表面积有关； • 吸附速度主要与颗粒度和孔径分布有关； • 机械强度影响其使用寿命。
吸附物的性质：
–能使表面张力降低的物质，易为表面所吸附; –溶质从较易溶解的溶剂中吸附时，吸附量较少； –极性吸附剂易吸附极性物质，非极性吸附剂易吸附非极性
物质； –对于同系列物质，吸附量变化有规律；
范德华力，所以当气相中的吸附质分子被吸附在固体表面上之后，它们还可能从气相
分子中吸附同类分子，因而吸附是多层的。但被吸附在同一层的吸附质分子之间相互无作用；吸附平衡是吸附和解吸的动态平衡；第二层及其以后各层分子的吸附热等于气体的液化热。
大网格聚合物物理性能的测定
视密度：可用比重瓶用水银测定。
范德华力中的色散力是普遍的一种力
氢键力
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
两种原子电负性越大，半径越小，H键就越能形成，作用也就越大，越有利于吸附。
不同元素原子所形成的氢键力大小次序如下：
F-H······F > O-H······N > N-H······O > N-H······N > N C······N
吸引力和推斥力
吸附等温线

化学表面上有机物吸附的分形问题

化学表面上有机物吸附的分形问题近年来，化学表面上有机物吸附的分形问题受到了广泛的关注，它不仅提供了一种新的观点来探讨表面科学的机制，还可以帮助我们更好地理解化学表面之间的作用关系。

分形学是一门广泛的学科，它致力于研究客观事物呈现在不同尺度上的复杂性及其维度。

它主要应用于研究物理，化学和生物系统中的复杂系统中以及在计算机图形学中的抽象和视觉模型。

有机物表面吸附反应是分形理论中一个研究热点，尤其是当一种具有分形性质的物质在化学反应中使用时，更为明显。

有机物表面吸附是一种重要的表面化学反应，在表面化学研究中具有重要的意义，它可以说是表面部分化学反应中最重要的。

表面吸附反应是有机物沉积过程中的一部分，它可以用来在化学表面上形成一种特定的涂层。

在化学表面上沉积有机物通常会对表面的物理和化学特性产生一定的影响。

有机物在表面的吸附反应可以根据其吸附行为来进行分类。

有两种不同的吸附模式：第一种是分子间键吸附，第二种是非分子键吸附。

分子间键吸附是有机物沉积时的一种常见的机制，是由离子、分子或自由基之间的作用力引起的，当沉积物与表面之间发生作用力，有机物就会沉积在表面上，形成吸附层。

非分子间键吸附是指有机物吸附在表面上，而不是由分子间的力量引起的表面吸附。

由于它不受分子间力的限制，因此具有较大的活动性，同时也使吸附行为受到保守系统的影响，如温度和压力。

当一种具有分形特性的有机物在化学表面上吸附时，其物理特性会随着吸附厚度的增加而变化，并会逐渐改变表面形状。

分形学可以用来深入分析有机物表面吸附反应，揭示其吸附过程中物理和化学特性的变化。

在细胞增殖和细胞分化过程中，有机物吸附层也起着重要的作用，其分形行为可以用来描述细胞与细胞之间的相互作用。

有机物表面吸附的分形可以用来描述表面的吸附行为，也可以用于研究定量的微观表面摩擦和稳定性。

此外，它还可以帮助开发新的表面材料，如金属表面涂层，以改进物体的性能。

综上所述，有机物在表面吸附的分形问题具有重要的研究意义。

固体催化剂表面吸附行为的分析方法共80页文档

比表面积计算
S ＝ Vm.am.NAⅹ 10-22 / 22.414
S---固体的比表面积（m2/g) NA ---阿伏伽德罗常数
液氮温度下，氮气分子的am= 16.2 Å2 氪气分子的am= 21.0 Å2
冰水浴温度下，二氧化碳分子的am= 17.0 Å2
Langmuir 单分子层吸附理论
V (cm3/g)
p/p0
Ⅰ
V (cm3/g)
p/p0
Ⅳ
p/p0
Ⅱ
p/p0
Ⅴ
p/p0
Ⅲ
p/p0
Ⅵ
比表面积---单位质量固体具有的表面积数值 (m2/g)
单层饱和吸附量（Vm）----单位质量吸附剂所吸附气体在标准状态下的体积（cm3/g）。
单个吸附质分子占据的截面积am
A= V .a .Lⅹ 10-22 / 22.414 (m2/g)
固体催化剂表面吸附行为的分析方法
21、静念园林好，人间良可辞。 22、步步寻往迹，有处特依依。 23、望云惭高鸟，临木愧游鱼。 24、结庐在人境，而无车马喧；问君何能尔？心远地自偏。 25、人生归有道，衣食固其端。
固体催化剂表面吸附行为的分析方法（物理吸附与化学
吸附）
主讲教师：林海强
从表中数据可以看出，用不同方法制得的铂催化剂其活性相差约10000倍，而比活性则基本不变。这就表明．对恒定组成的催化剂，共比活性也基本恒定，而不同的制备方法只改变了催化剂表面积的大小。显然，比活性概念对评选催化剂具有重要意义。
我们不能单用时空产率作为活性的评价，因为一个催化剂的活性不仅取决于它的化学组成，还取决于它的表面积和孔结构是否适宜。某种催化剂的生产率低，可能不是由于它的化学组成不当，而可能是表面积和孔结构的不利因素所造成。因此，在评选催化剂时，同时测定催化剂的总表面积、活性表面积和孔径的大小与分布是有实际意义的。

吸附法研究固体表面的分形性质

吸附法研究固体表面的分形性质赵振国【摘要】介绍用气体和蒸气吸附等温线数据求出的单层饱和吸附量和根据等温线毛细凝结区域数据求算分形固体表面分维值的方法;提出了用固体自溶液中吸附数据计算分维值的方法.讨论了介孔吸附剂的分维和固体表面分形性质在物理化学方面的应用.【期刊名称】《大学化学》【年(卷),期】2005(020)004【总页数】7页(P22-28)【关键词】固体表面;分形性质;吸附法;饱和吸附量;分维值;区域数据;数据计算;物理化学;等温线【作者】赵振国【作者单位】北京大学化学学院,北京,100871【正文语种】中文【中图分类】O6图1 对一条线的欧氏几何和分形几何描述(分维)比较在物质世界中，固体应用最为广泛，由固体参与形成的界面无处不在，因而固气、固液和固固界面是界面化学研究的重要内容。

欧氏几何用整维数概念描述空间物体：点为0维，线为1维，面为2维，体为3维。

整数维利于抽象思维和实际运用，但并不能反映事物的基本属性。

Mandelbrot提出分形几何学，认为描述空间物体的维数可以是连续变化的[1]。

如图1中的曲线，由欧氏几何的定义其维数均为1，而分形几何则认为可用介于1～2之间的分数值(分维，常以D表示)描述这些曲线的弯曲程度。

粗糙的平面可用介于2～3间的分维描述，此分维值能反映粗糙平面充满空间的状态。

对于固体表面，分维也是一种表征表面粗糙性的参数。

只有严格的分形几何学图形具有自相似性，即取该体系的一部分沿各方向放大相同倍数后，其形态与原整个体系相同。

自然界图形只有近似的自相似性，或者说只在图形的某一部分范围内有自相似性[2]。

测定固体表面分维D的化学方法有吸附法、热力学法、电化学法等，其中以吸附法应用最多。

1 气体单层饱和吸附量法用气体吸附法测定固体比表面的原理是在一定压力下气体在1g固体表面形成饱和单层覆盖，若算出每个吸附分子的横截面积，测出单层饱和吸附量，二者之乘积即为固体比表面积。

对于粗糙表面，当所用吸附质气体分子大小不同时，因固体孔隙大小不同引起的屏蔽作用可使测出的比表面大小不同。