吸附理论的提出与发展..
兰缪尔吸附理论
兰缪尔吸附理论兰缪尔吸附理论是1894年由法国物理学家詹姆斯兰缪尔提出的重要理论，是聚合物的表面物理方面的重要理论之一。
它指出，表面上吸附的某种物质，会在固体表面和液体中相互作用，在聚合物表面形成一层膜，从而产生一定的特性。
该理论影响了许多科学领域，包括化学、材料科学和生物学。
该理论表明，当一种物质从液体中分离出来时，它会在表面上形成一层膜。
这一层膜会与液体相互作用，形成一些特定的特性。
这些特性，主要表现为分子的物理性质及其外部形式的变化，以及分子的电荷的变化。
据研究表明，表面吸附在聚合物表面上形成的膜，可以影响聚合物的物理性质。
此外，兰缪尔吸附理论还表明，聚合物表面上形成的膜，对表面粘附性也有影响。
研究表明，膜的厚度可以影响聚合物的表面粘附性，即膜越厚，聚合物的表面粘附性越强。
最后，兰缪尔吸附理论还表明，膜的电荷对表面粘附性也有影响，即膜的正电荷越多，聚合物的表面粘附性越强。
兰缪尔吸附理论对聚合物表面物理特性有着重要的影响，因此在许多工业领域得到了广泛应用。
在石油、化学、建筑、冶金、农业等行业，都运用到了以兰缪尔吸附理论作为基础的实验与应用。
例如，在石油行业，使用兰缪尔吸附理论可以帮助提高石油精制和分离效率；在化学行业，人们可以应用兰缪尔吸附理论来开发各种新型材料，以达到高效的分离和吸附效果；在建筑行业，人们可以利用兰缪尔吸附理论，制造出更防水、防潮、耐候性强的材料；在冶金行业，人们可以利用兰缪尔吸附理论，改善冶金材料的吸附性，以增加材料的耐热性；在农业行业，人们可以应用兰缪尔吸附理论，改善农作物的抗病虫性和产量。
因此，总结起来，兰缪尔吸附理论不仅对于科学研究有着重要的意义，而且在实际工业应用中也发挥着重要作用，为生产制造各种优质的产品，提供了重要的支持。
因此，继续深入研究兰缪尔吸附理论，有助于提高人类生活品质，更好地保护自然环境，为社会发展做出重要贡献。
吸附理论的提出与发展
吸附理论的提出与发展吸附理论是关于物质吸附现象的解释和描述的理论体系。
它以描述物质在固体表面或界面与气体、液体或溶液相互作用的方式为基础，对吸附现象进行了深入研究。
本文将从吸附理论的起源、提出者、发展历程和对实际应用的影响等方面进行阐述。
吸附理论的起源可追溯到19世纪。
当时科学家们通过观察发现，固体表面具有使气体或液体分子附着的能力，并称其为吸附现象。
然而，对于吸附现象的描述和解释仍然存在着许多困惑。
直到20世纪初，随着物理化学的发展，吸附理论得以提出和发展。
吸附理论的第一个重要贡献是由物理学家Langmuir在1918年提出的单分子层吸附理论。
Langmuir将吸附现象看作是气体分子在固体表面上的吸附和解吸过程，假设固体表面上各个活性吸附位点之间是彼此独立的。
他进一步提出了一种确定吸附能力的方法-吸附等温线。
吸附等温线是表征吸附平衡关系的函数，反映了吸附承载量与气体压力或液相浓度之间的关系。
Langmuir的理论对于深入理解吸附现象的本质起到了重要的启发作用，成为吸附理论的基础。
随着科学技术的迅猛发展，人们对吸附理论的研究不断深入。
20世纪50年代至60年代，随着电子显微镜和表面分析技术的建立，科学家们开始研究吸附反应动力学过程和固体表面的微观结构。
BET等科学家在1938年提出了带有多层吸附的理论，进一步完善了Langmuir的单分子层吸附理论。
他们考虑了多个单分子层的形成，并提出了一种用于表征吸附承载量的方法-比表面积。
在吸附理论的发展历程中，化学反应动力学在吸附动力学的研究中扮演着重要的角色。
量子化学的发展和表面化学的进步使得人们能够更加准确地描述吸附反应的动力学过程。
Kinetic Monte Carlo法等计算方法的引入，使得研究者能够模拟吸附过程的动力学行为，推断表面反应的可能机制。
吸附理论也开始与其他研究领域如催化、材料科学等产生交叉，为这些领域的研究提供了理论基础。
吸附理论对于实际应用具有重要意义。
吸附及其理论
活性氧化铝 3.0~3.3 0.8~1.9
硅胶 2.1~2.3 0.7~1.3
活性炭 1.9~2.2 0.7~1
沸石分子筛 2.0~2.5 0.9~1.3
0.49~1.00 0.45~0.85 0.35~0.55 0.60~0.75
0.40~0.50 95~350 0.3~0.8
0.40~0.50 300~830 0.3~1.2
①气体的粘性流动②自由分子扩散③knudsen扩散确定吸附质在吸附过程中传递的主要机制对求取体系的有效扩散系数
第 2 章 吸附及其理论
2.1 吸附概述
2.1.1 吸附概念
吸附(adsorption)是指在固相—气相、固相—液相、固相—固相、液相—气相、液相 —液相等体系中，某个相的物质密度或溶于该相中的溶质浓度在界面上发生改变（与本 体相不同）的现象。几乎所有的吸附现象都是界面浓度高于本体相（正吸附：positive adsorption），但也有些电解质水溶液，液相表面的电解质浓度低于本体相（负吸附： negative adsorption）。被吸附的物质称为吸附质（adsorbate），具有吸附作用的物质称为 吸附剂(adsorbent)。吸附质一般是比吸附剂小很多的粒子，如分子和离子，但也有和吸 附剂差不多大小的物质如高分子[36]。
吸附理论与吸附分离技术的进展
参考内容
页岩气作为一种清洁、高效的能源形式，日益受到全球。页岩气吸附与解吸 附机理的研究对提高页岩气开采效率、优化能源利用具有重要意义。本次演示将 综述页岩气吸附与解吸附机理的研究现状、基本原理及研究方法，并探讨未来研 究方向。
一、研究现状
页岩气吸附与解吸附机理的研究经历了多个阶段，研究者们提出了不同的模 型和理论。目前，广泛应用的主要有基于物理吸附的Langmuir模型和基于化学吸 附的BET模型等。然而，这些模型在解释页岩气吸附与解吸附现象时均存在一定 局限性。
大孔吸附树脂分离纯化技术的应 用
1、药物分离
大孔吸附树脂在药物分离领域具有广泛的应用，尤其在中药有效成分的提取 和分离方面独具优势。通过选择合适的树脂材料和工艺条件，实现对中药中多糖、 黄酮、生物碱等有效成分的高效分离，为中药现代化提供了有力支持。
2、食品净化
大孔吸附树脂在食品净化领域也有着广泛的应用，主要表现在果蔬汁的除杂、 豆制品中蛋白质的提取和纯化等方面。通过树脂的吸附作用，可以去除果蔬汁中 的杂质，提高产品的品质和口感；同时，树脂还可以用于蛋白质的提取和纯化， 为食品加工提供更多优质原料。
总之，页岩气吸附与解吸附机理的研究仍有待深入探索，未来的研究方向应 注重完善模型、引入新技术、综合考虑多因素以及探索应用前景等方面，以推动 页岩气产业的可持续发展。
大孔吸附树脂分离纯化技术及其 应用
大孔吸附树脂分离纯化技术是一种具有广泛应用价值的分离技术，其原理基 于物理吸附作用，通过选择合适的树脂材料和工艺条件，实现对混合物中各组分 的有效分离。该技术在药物分离、食品净化、环保等领域发挥着重要作用，为工 业生产和日常生活带来了诸多便利。
2、引入新技术：例如，利用先进的原位光谱技术、纳米技术等，更加深入 地研究页岩气吸附与解吸附机理，提供更加丰富和精准的数据支持。
吸附理论的提出与发展综述
吸附技术原理与应用结课报告吸附理论的提出与发展吸附理论的提出和发展摘要吸附作用是一种界面现象，吸附技术的应用领域已渗透到各行各业中去。
本文从吸附理论的发展历程出发，论述了研究吸附理论而得到的一些重要结论，重要的吸附模型的提出，适用条件及其适用范例，并描述了吸附理论的应用前景。
关键词吸附作用发展历程重要结论吸附模型引言吸附作用是体相中某种或几种成分在界面上富集或贫化的一种最为基础的界面现象。
吸附作用在工农业生产和日常生活中有许多直接应用。
在石油化工、化学工业、气体工业和环境保护中，吸附是从气体和液体介质中除去杂质、污染物，使组分分离的一种方法。
研究吸附作用有助于了解在界面上进行的各种物理化学过程的机理。
这些过程包括物质的精制、脱色与染色、防湿与除臭、缓蚀与阻垢、润滑与摩擦、絮凝与聚集、除垢与洗涤等。
作为最重要的工业助剂的表面活性剂应用原理的主要组成部分就是此类两亲性物质在各种界面上得吸附；应用吸附原理发展而成的各种色谱技术是重要的现代分析手段；多相催化中反应物的吸附与产物的脱附是催化反应的基本步骤；基于胶体化学原理发展起来的纳米粒子大小、形状的控制和自组装与表面活性剂特性吸附有关；固体支持体上生物膜半膜和固定化酶的模拟等吸附作用的广泛应用赋予其更加旺盛的生命力。
吸附作用是胶体与界面科学最为基础的组成部分，也是最活跃的研究领域之一。
1 吸附理论的发展历程我国胶体与表面化学的主要奠基人傅鹰在他的胶体科学绪论中说[1]:“一种科学的历史是那门科学的最宝贵的一部分。
科学只给我们知识，而历史却给我们智慧。
”因而，了解吸附研究的发展概况既可以使我们对前辈的优秀的研究成果得以继承，又可以在开拓新的研究领域中少走弯路。
吸附作用在生活与生产活动中应用的历史起源已不可考。
例如，在远古时期人们可能已经知道草木灰、木炭可除去空气中的异味和湿气，这种应用延续至今。
公元前5世纪古医学创始人Hippocrates就知道用炭可除去腐败伤口的污秽气味。
朗缪尔吸附等温式 原子吸附
朗缪尔吸附等温式在原子吸附中的应用引言朗缪尔吸附等温式是描述气体分子在固体表面单层吸附过程的重要理论，它由美国化学家欧文·朗缪尔于1916年提出。
这一理论对于理解各种物理、化学现象，特别是催化反应过程中气体与催化剂表面的相互作用具有重要价值。
一、朗缪尔吸附等温式的原理和公式朗缪尔吸附等温式的基本假设包括：1. 固体表面是均匀的。
2. 吸附是单分子层的吸附，即每个吸附位点只能吸附一个气体分子。
3. 被吸附的分子之间没有相互作用。
4. 气体分子与固体表面之间的相互作用力被认为是恒定的。
5. 吸附和脱附过程是快速达到平衡的。
基于这些假设，朗缪尔提出了如下吸附等温式：Г = (Гs * β * C) / (1 + β * C)其中，- Г 表示吸附量（单位面积上的吸附分子数）；- Гs 是最大吸附量（饱和吸附量），即单层完全覆盖时的吸附量；- β 是吸附常数，反映固体表面吸附能力的大小；- C 是气相中溶质的浓度。
二、朗缪尔吸附等温式在原子吸附中的应用原子吸附通常是指原子形态的气体分子被固体表面吸附的过程。
这种吸附现象广泛存在于各种科学领域，如表面科学、催化、环境科学等。
1. 催化剂研究：在催化反应中，活性中心通常是催化剂表面的特定位置。
通过实验测量并利用朗缪尔吸附等温式拟合数据，可以确定催化剂表面的活性位点数量和它们对反应物的亲和性。
2. 材料表征：朗缪尔吸附等温式可用于分析材料表面的性质，如粗糙度、孔隙率等。
通过对不同压力下的吸附数据进行拟合，可以获得关于材料表面特性的信息。
3. 环境监测：大气中的有害物质，如重金属离子或有机污染物，可以通过土壤或颗粒物的表面吸附而富集。
了解这些吸附过程有助于评估环境风险和制定治理策略。
三、结论朗缪尔吸附等温式提供了一个简洁且实用的工具，用于理解和预测气体分子在固体表面的吸附行为。
尽管该模型基于一些简化假设，但它在原子吸附领域的广泛应用证明了其有效性。
随着科学技术的进步，我们期待更多关于原子吸附过程的深入研究，这将有助于推动相关领域的理论发展和实际应用。
吸附的基本理论与工艺
吸附的基本理论固体表面分子或原子因受力不均衡而具有剩余的表面能，当某些物质碰撞该固体表面时，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。
吸附物质的固体称为吸附剂，被吸附剂吸附的物质称为吸附质。
2.1吸附机理及分类溶质从水溶液中迁移至固体颗粒表面，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。
溶质的溶解度是确定第一种原因的重要因素。
溶质的溶解度越大，则向固体表面迁移的可能性越小，反之亦然。
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、范德华力或化学键力所引起的。
与此相对应，可将吸附分为两种基本类型。
（1）物理吸附指溶质与吸附剂之间由于静电引力或分子间力（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，而多少能在界面范围内自由移动，因而其吸附的牢固程度不如化学吸附。
影响物理吸附的主要因素是吸附剂的比表面积和细孔分布。
（2）化学吸附指溶质与吸附剂发生化学反应，形成牢固的吸附化学键和表面络合物，吸附质分子不能在表面自由移动。
化学吸附具有选择性，即一种吸附剂只对某种或特定几种物质有吸附作用，一般为单分子层吸附。
通常需要一定的活化能，在低温时，吸附速率较小。
这类吸附与吸附剂表面化学性质和吸附质的化学性质有密切的关系。
2.2吸附平衡与吸附等温线2.2.1吸附平衡吸附过程中，固、液两相经过充分的接触后，最终将达到吸附与脱附的动态平衡。
达到平衡时，单位吸附剂所吸附的物质的数量称为平衡吸附量，常用q e 表示。
对一定的吸附体系，平衡吸附量是吸附平衡浓度Ce和温度T的函数。
q e=f '(C e ,T)当实验温度T不变时，q e仅是C e的函数，即q e =f '(C e)为了确定吸附剂对某种物质的吸附能力，需进行吸附试验，吸附试验常用的方法有两种：将一组不同质量的吸附剂与一定容积的已知溶质初始浓度的溶液混合或者将一组一定容积的不同溶质初始浓度的溶液与一定质量的吸附剂混合，在选定温度下使之达到吸附平衡。
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]。
理想溶液吸附理论
理想溶液吸附理论
理想溶液吸附理论是分析多相体系的一种重要理论，它由巴斯利于1961年提出，旨在研究少量溶剂完全溶解有机气体所需要的溶剂容量以及其变化规律。
理想溶液吸附理论指出，当有机气体和溶剂形成多相混合物时，其中气体因气体分压而与溶剂发生络合，从而产生吸附。
理想溶液吸附理论指出，当冷却反应混合物至有机气体的分压以下时，气体将完全溶解于溶剂中，溶剂的容量将达到最大值。
而如果再增加气体的分压，在溶剂的溶解力上限以下，有机气体就会在溶剂表面上吸附。
理想溶液吸附理论用来描述溶剂壳体或固体多相系统，该理论被广泛应用于制作助剂实验。
它也可以用来描述吸附剂对有机气体的吸附作用、水溶剂溶解过程以及非晶软晶体的结构，也可以用来研究复杂的重金属污水处理技术。
理想溶液吸附理论也可以通过分析和模拟来促进实际的生产、操作和管理,克服工艺中的困难，提高运行效率，实现节约能源污染降解。
近年来，它也可以结合分子动力学方法及相平衡理论深入研究离子交换，其结果可以用于更好地计算溶液添加剂的选择以及吸附材料的开发。
总而言之，理想溶液吸附理论在多相体系分析中具有重要作用，及其对溶液化学和固体表面物理学的研究也受到了普遍认可。
加之结合其他组成领域的理论和技术，它的实际应用变得更加广泛，以期达到实际的最优效果。
吸附理论
第一节 吸附过程与吸附剂
吸附过程：是用多孔固体（吸附剂）将流体（气提或液 体）混合物中一种或多种组分积聚或凝缩在 表面达到分离目的操作。 一、物理吸附和化学吸附
根据吸附剂表面与被吸附物质之间作用力不同。
物理吸附和化学吸附的区别（见补表10-1）。 注意一点： 同一污染物的吸附量随温度的变化曲线
例10-1图：活性炭吸附苯蒸汽等温吸附线
显然，该等温吸附线符合朗氏等温吸附线，从而可用朗 氏方程式描述。 结合曲线横、纵坐标参数，将朗氏方程式变换成下列形 式： A X ( X / P) (1 B)
T T
任取曲线上两点q (400，0.205) 和s (4000，0.290) 带入上 式，于是有： 解之得：
---------------- 10.1
图10-2 5种类型等温吸附线
XT —吸附质质量与吸附剂质量之比值，无量纲，单位吸 附剂在吸附平衡时的饱和吸附量(m3/kg)或(kg/kg) P—吸附质在气相中的分压， pa； K,n—经验常数，与吸附剂、吸附质种类及吸附温度有关 ，对于一定的吸附物质，仅与平衡时的分压和温 度有关，其值需由实验确定，而n≥1。
物理吸附和化学吸附可同时发生但常以某一类吸附为主 。
（见图10-1 ：吸附过程曲线）
补表10-1 物理吸附和化学吸附的区别
（物） ：一种物理作用，分子间力（范德华力） ； （化） ：一种表面化学反应（化学键力） 。 （物） ：极快，常常瞬间即达平衡； 吸附速率 （化） ：较慢，达平衡需较长时间。 吸附热 （物） ：与气体的液化热相近,较小（几百焦耳/mol 左右） ； （区别二者 （化） ：与化学反应热相近，很大（>42kJ/mol） 。 的重要标 志） （物） ：没有多大的选择性（可逆） ； 选择性 （化） ：具有较高的选择性（不可逆） 。 （物） ：吸附与脱附速率一般不受温度的影响，但吸附量随 温度上升而上升； 温度的影响 （化） ：可看成一个表面化学过程，需一定的活化能，吸附 与脱附速率随温度升高而明显加快。 （物） ：单分子层或双分子层，解析容易，低压多为单分子 吸附层厚度 层随吸附压力增加变为多分子层； （化） ：总是单分子层或单原子层，且不易解吸。 吸附作用力
朗格缪尔吸附等温式适合于单分子层吸附
朗格缪尔吸附等温式是描述物质吸附过程的数学模型之一。
在化学和材料科学领域，吸附是指气体、液体或溶液中的物质在固体表面上的附着过程。
吸附等温式则用于描述在特定温度下，吸附物质在固体表面上的吸附量与气相或溶液中吸附物质浓度之间的关系。
1. 朗格缪尔吸附等温式的提出朗格缪尔吸附等温式由德国化学家弗里德里希·朗格缪尔于1918年提出。
朗格缪尔吸附等温式假设了以下几点：- 在吸附过程中，吸附层中各个吸附位点是等同的，即吸附分子之间没有相互作用。
- 吸附分子在吸附层中的分布是均匀的。
- 吸附分子之间不存在相互作用，即吸附分子的吸附是独立的。
朗格缪尔吸附等温式的提出填补了之前对吸附过程的描述和理解上的空白，成为了后续研究的基础。
2. 适用范围朗格缪尔吸附等温式适用于描述气体和溶液中气体或液体在固体表面上的吸附过程。
它可以用来解释吸附物质在固体表面上的分布情况、吸附层的吸附量和吸附物质浓度之间的关系，从而为工业和科学研究提供有益的参考。
3. 等温式的基本方程朗格缪尔吸附等温式包含了吸附物质在固体表面上的吸附量和气相或溶液中吸附物质浓度之间的关系。
其基本方程如下：\[x/m = kP/(1+kP)\]其中，- x为单位吸附剂质量上的吸附质量；- m为单位吸附剂质量；- k为吸附常数；- P为气相或溶液中吸附物质的压力或浓度。
4. 吸附常数和吸附势在朗格缪尔吸附等温式中，吸附常数k是一个描述吸附剂和吸附物质相互作用强度的参数。
吸附常数越大，表示吸附剂和吸附物质之间的相互作用越强，吸附速率越快。
吸附常数与吸附势有关，吸附势是描述吸附剂表面对吸附分子吸引作用强度的物理量。
根据朗格缪尔吸附等温式的推导过程，我们可以得出吸附势与吸附常数的关系如下式所示：\[k = Ce^{-\frac{\Delta E}{RT}}\]其中，- C为单位体积中吸附位点的数目；- ΔE为吸附剂表面对吸附分子的吸引作用能；- R为气体常数；- T为温度。
气固吸附理论
42气固吸附理论气固吸附是界面吸附的一个主要组成部分，它涉及到催化、气体的净化和分离、环境保护等工业过程，具有重要的应用背景。
二十世纪前半期，人们已相继提出了许多吸附等温方程，并从模型入手建立了若干气固吸附理论，使吸附现象得到了定量乃至本质的描述。
本专题旨在介绍几个有影响的气固吸附理论和吸附等温式。
1. Langmuir 单分子层吸附理论1916年，美国物理化学家Langmuir Irving （朗缪尔）根据固体表面原子的力的不饱和性和分子间作用力随距离增大迅速衰减的事实，首先提出了一个单分子层吸附理论，这个理论建立在如下模型的基础上：① 固体表面存在一定数量的活性位site) (active ，它们能够吸附气体分子，但每个活性位只能吸附一个分子，因此，吸附是单分子层的。
② 这些活性位均匀地分布在固体表面上，且每一个活性位具有相同的吸附活性，或者说，无论气体分子吸附在哪个活性位上，释放的热量是一样的。
③ 已吸附的气体分子间不相互作用，换句话说，气体分子的吸附和脱附均与已吸附的周围分子无关。
于是，Langmuir 根据吸附达动态平衡时，吸附速率应等于脱附速率，用动力学方法作了如下推导：设吸附达平衡时，已被吸附的活性位占总活性位的分数为θ，气体的平衡压力为p ，则吸附速率不仅与压力p 成正比，而且也应与裸露的活性位分数θ−1成正比，即)1(θα−=p r a (42-1)式中α为比例系数。
脱附速率则除了与活性位的覆盖分数θ成正比外，还应与已吸附的气体分子中具有逃离活性位所需能量的分子分数成正比。
这个分子分数按Boltzmann 分布定律可表示为RTq kTf qN N //a *a aae e −−==ε (42-2)式中a N 是已吸附的气体分子总数；*a N 是具有逃离活性位所需最低能量a ε的分子数；q 是已吸附分子的配分函数，对于指定的温度和系统，这个定域子的配分函数是一个常数。
它的倒数即f ；k 是Boltzmann 常数；m ads a a H L q Δ−==ε即吸附能或吸附热的绝对值。
吸附理论模型及应用
吸附理论模型及应用摘要：吸附是一种重要的传质过程，吸附技术应用领域及其广泛。
本文对几种主要的吸附理论模型及其应用进行了概述，科学研究中可以根据实际情况进行选择。
关键词：分子吸附吸附模型物理吸附化学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。
吸附主要是因为固体表面分子或原于所处的状态与固体内部分子或原子所处的状态不同，固体内部分子或原子受到邻近四周分子的作用力是对称的，作用力总和为零，但界面处的分子同时受到不相等的两相分子的作用力，因此界面分子所受力是不对称的。
作用力的总和不为零，合力方向指向固体内部，所以表面上的力场是不饱和的，微粒能自发的吸附分子、原于或离子，并在其表面附近形成多分子层或单分子层，其实质是趋向于使表面能降到最低。
吸附现象的作用力主要有三类：物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。
物理吸附的作用力是固体表面与气体分子之间，以及已被吸附分子与气体分子间的范德华引力，包括静电力诱导力和色散力。
物理吸附过程不产生化学反应，不发生电子转移、原子重排及化学键的破坏与生成。
由于分子间引力的作用比较弱，使得吸附质分子的结构变化很小。
化学吸附，是指吸附剂与吸附质之间发生化学作用，生成化学键引起的吸附，在吸附过程中不仅有引力，还运用化学键的力，因此吸附能较大，要逐出被吸附的物质需要较高的温度，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，一般催化剂都是以这种吸附方式起作用。
离子交换吸附简称离子交换，固体表面通过静电引力吸附带相反电荷的离子，吸附过程发生电荷转移。
吸附现象普遍存在，研究者对其进行了大量的理论研究，也提出了很多的吸附模型。
许多的研究工作表明，固体表面吸附液体或气体，当达到平衡时，其吸附量q*与温度和液体或气体浓度c有关：温度一定时，吸附量q*与浓度c之间的函数关系称为吸附等温线，即等温情况下的吸附模型。
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。
第十三章吸附1
5.吸附剂的再生及方法：
吸附剂的再生，即吸附剂脱附，对吸附过 程是非常重要的。 通常采用的方法： 提高温度或降低吸附质在气相中的分压。 这样的结果： 吸附质将以原来的形态从吸附剂上回到气相 或液相，这种现象称为“脱附”，所以物理吸 附过程是可逆的。 吸附分离过程正是利用物理吸附的这种可 逆性来实现混合物的分离。
⑵ 化学吸附有较高的选择性。如氯可以被钨或镍化学吸 附。物理吸附则没有很高的选择性，它主要取决于气体或 液体的物理性质及吸附剂的特性。
⑶ 化学吸附时，温度对吸附速率的影响较显著，温度 升高则吸附速率加快，因其是一个活化过程，故又称活 化吸附。而物理吸附即使在低温下，吸附速率也可能较 大，因它不属于活化吸附。 ⑷ 化学吸附总是单分子层或单原子层，而物理吸附则 不同，低压时，一般是单分子层，但随着吸附质分压 增大，吸附层可能转变成多分子层。
⑵ 化学吸附
是由吸附质与吸附剂分子间化学健的作用所引起， 其间结合力比物理吸附大得多，放出的热量也大得多， 与化学反应热数量级相当，过程往往不可逆。化学吸附 在催化反应中起重要作用。
工业上应用的多为物理吸附，军事上应用的多为化 学吸附。
本章主要讨论物理吸附。
4. 吸附机理的判断依据：
⑴ 化学吸附热与化学反应热相近，比物理吸附热大得多。 如二氧化碳和氢在各种吸附剂上的化学吸附热为83740J／ mol和62800J／mol，而这两种气体的物理吸附热约为 25120J／mol和8374J／mol。
根据原料配比、组成和制造方法不同，可以制成不同孔径(一 般从 3 Å到8 Å) 和形状( 圆形、椭圆形) 的分子筛。分子筛是极性吸 附剂，对极性分子，尤其对水具有很大的亲和力。由于分子筛突 出的吸附性能，使得它在吸附分离中有着广泛的应用，主要用于 各种气体和液体的干燥，芳烃或烷烃的分离及用作催化剂及催化 剂载体等。表9-1所示为分子筛的特性与应用。
药物吸附和释放的理论和应用
药物吸附和释放的理论和应用药物可以通过各种方式给人体带来治疗效果，其中最常见的方式是口服。
但是由于人体内具有良好的生化机制和排毒能力，药物会在体内被分解和代谢，降低药效。
为了克服这个问题，科学家们开发了各种药物给药技术，其中药物吸附和释放就是其中一种。
本文将从理论和应用两方面简要阐述药物吸附和释放技术，以及其在药物治疗领域中的应用。
一、药物吸附和释放的理论1.药物吸附理论药物吸附是指将药物分子通过物理或化学作用附着在载体的表面或孔隙中，促使其在药物给药过程中缓慢释放，从而提高药效。
药物吸附的载体可以是有机材料、无机材料或生物材料，如纳米粒子、柔性多孔材料和蛋白质纤维。
其实药物吸附的原理很简单，就是载体的表面或孔隙中的静电吸引力、范德华力、氢键作用等与药物分子之间的相互作用。
另外，某些材料的表面具有特定的亲和性分子（如生物分子），可以通过配对作用选择性吸附药物分子。
2.药物释放理论药物吸附之后，其释放是一个关键的问题。
药物释放往往是由扩散控制和溶解控制共同作用的过程。
先前的工作表明，药物分子在载体表面或孔隙中的扩散是其释放速度的关键步骤。
在药物释放的过程中，药物分子在载体孔隙中的扩散速度和孔隙的大小、形状等物理特性密切相关。
除此之外，药物也可能会受到其他因素的影响，如药物分子的降解、载体材料的稳定性等。
因此，药物吸附和释放技术的应用需要充分考虑药物和载体的特性及其相互作用，以便实现更优异的药物治疗效果。
二、药物吸附和释放的应用药物吸附和释放技术具有广泛的应用价值，尤其在医学和生物学领域中发挥了举足轻重的作用。
下面将阐述其主要的应用场景。
1. 治疗肿瘤药物吸附和释放技术在治疗肿瘤中广泛应用。
研究表明，化疗药物可以利用纳米粒子等载体作为靶向给药系统，选择性输送药物至肿瘤细胞，从而降低药物对正常细胞的副作用。
这是因为纳米粒子可以轻松通过肿瘤细胞间隙，可能会让药物更容易进入到癌细胞内部，并在细胞内释放。
目前，一些负载植入物和基于纳米粒子的靶向药物输送系统已经上市，为病人提供了有效的治疗选择。
Polanyi吸附势理论解读
MPTA(Multicomponent Potential Theory of Adsorption) 将Polanyi吸附势应用于固液吸附 中心思想是将吸附相中的化学势分为液—液与液—固相互作用两项之和；
i ( p( z), x( z)) i ( z) B ( pB , xB )
Polanyi吸附势理论的发展及应用 （MPTA）
U型线；
从图中可以看出使用2个变量的 简化模型与实验数据符合得很 好，同时与使用3个变量的模型 相接近；
Polanyi吸附势理论的发展及应用 （MPTA）
S型线；
线型符合得很好，但具体数据 符合得较差。原因可能源于 SPK对体系描述的不精确。
1914年，Euken将这种引力引申为吸附势。
随后，Polanyi以定量表达式描述吸附势。
[1]
Polanyi吸附势理论的要点
O f (Z )
不对吸附图像给予某些假设的限制 不涉及固体表面的均匀性 离表面越近，引力越大 吸附空间内各处都存在吸附势ε 吸附势相等的点构成吸附面 吸附势ε与吸附体积V的关系对任 何温度都是相同
D-R方程应用
将D-R方程转化可得
lg V lg V0 D(lg
P0 2 ) P
以lgV0对于lg(P0/P)2做直线图，对与微孔吸附剂线性很好。 但是对于P0/P较高时，由于吸附剂所含的中孔和大孔，偏离较大。 主要用于多孔吸附剂中微孔吸附，可以估算微孔容积。
[2]
Polanyi吸附势理论的发展及应用
P338 图8-22 .（《界面化学基础》 赵振国等）
Vi为与ε i相对应的吸附体积，x 为气体的吸附质量，ρ T为吸附 温度T时液态吸附质的密度。
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吸附技术原理与应用结课报告吸附理论的提出与发展吸附理论的提出和发展摘要吸附作用是一种界面现象，吸附技术的应用领域已渗透到各行各业中去。
本文从吸附理论的发展历程出发，论述了研究吸附理论而得到的一些重要结论，重要的吸附模型的提出，适用条件及其适用范例，并描述了吸附理论的应用前景。
关键词吸附作用发展历程重要结论吸附模型引言吸附作用是体相中某种或几种成分在界面上富集或贫化的一种最为基础的界面现象。
吸附作用在工农业生产和日常生活中有许多直接应用。
在石油化工、化学工业、气体工业和环境保护中，吸附是从气体和液体介质中除去杂质、污染物，使组分分离的一种方法。
研究吸附作用有助于了解在界面上进行的各种物理化学过程的机理。
这些过程包括物质的精制、脱色与染色、防湿与除臭、缓蚀与阻垢、润滑与摩擦、絮凝与聚集、除垢与洗涤等。
作为最重要的工业助剂的表面活性剂应用原理的主要组成部分就是此类两亲性物质在各种界面上得吸附；应用吸附原理发展而成的各种色谱技术是重要的现代分析手段；多相催化中反应物的吸附与产物的脱附是催化反应的基本步骤；基于胶体化学原理发展起来的纳米粒子大小、形状的控制和自组装与表面活性剂特性吸附有关；固体支持体上生物膜半膜和固定化酶的模拟等吸附作用的广泛应用赋予其更加旺盛的生命力。
吸附作用是胶体与界面科学最为基础的组成部分，也是最活跃的研究领域之一。
1 吸附理论的发展历程我国胶体与表面化学的主要奠基人傅鹰在他的胶体科学绪论中说[1]:“一种科学的历史是那门科学的最宝贵的一部分。
科学只给我们知识，而历史却给我们智慧。
”因而，了解吸附研究的发展概况既可以使我们对前辈的优秀的研究成果得以继承，又可以在开拓新的研究领域中少走弯路。
吸附作用在生活与生产活动中应用的历史起源已不可考。
例如，在远古时期人们可能已经知道草木灰、木炭可除去空气中的异味和湿气，这种应用延续至今。
公元前5世纪古医学创始人Hippocrates就知道用炭可除去腐败伤口的污秽气味。
这些都是气体在固体表面吸附的早期应用。
我国考古工作者发现，在马王堆汉墓出土的帛画上有36种颜色，这实际上织物对燃料吸附的应用。
18世纪60年代开始的工业革命代表了当时生产力的急速发展，吸附研究成果也正是这一时期才以科学论文的形式发表的。
1777年A.F.Fontana在其论文上指出，在水银表面冷却的新燃烧的木炭能吸着几倍于其体积的气体。
与此同期，瑞典化学家C.W.Scheele发现木炭在加热时放出的气体，在冷却时又会被木炭吸着。
1785年俄国科学家T.Lowitz发现炭可脱出溶液中的有色物质。
在其他一些人的工作中记载有木炭净水、除湿等。
这些工作都是定性观察和描述[2,3,4]。
1814年瑞士学者T.de.Saussure首先指出吸着气体的过程伴随有热量的释出，即这一过程是放热过程[5]。
1881年Kayser提出了吸附这一术语，指出吸附是气体在空白表面上得凝聚，它与吸收完全不同[6]。
吸着这一术语是McBain于1909年提出，它包括吸附、毛细凝结和吸收[7]。
吸附方法应用于工业部门起始于18世纪末与19世纪初叶，吸附方法才开始用于气体分离和净化的工业操作。
吸附作用在初级工业中应用促进了基础研究的发展。
吸附热力学、吸附动力学及多种吸附模型的理论成果在19世纪末至20世纪初相继发表。
美国物理学家和化学家J.W.Gibbs在1873~1878年期间对经典热力学规律进行了总结，提出了Gibbs吸附公式。
这一成果对处理气液和液液界面的吸附研究更为方便[8]。
在解决防毒气问题工作的基础上，N.A.Shilov提出了床层吸附动力学的方程式[9]。
1911年德国胶体化学家R.A.Zsigmondy为了解释孔性固体吸附等温线滞后环现象，提出了毛细凝结理论[10]，该理论是微孔吸附剂吸附的理论依据。
1914年匈牙利外科医生M.Polanyi提出了吸附势理论，但却并未能给出明确的吸附等温式[10]。
1916年ngmuir提出了单层吸附理论，得出了简单的吸附等温式——Langmuir方程[11]。
单分子层吸附理论是后续发展的BET多层吸附理论的基础。
在此之前，经验的Freundlich吸附等温式问世。
20世纪初多相催化开始迅速发展。
BET的多分子层吸附理论[12]和BDDT对气体吸附等温线的分类[13]就是在这种历史背景下提出的。
20世纪40年代末苏联科学家Dubinin提出了D-R公式。
该公式用于得出微孔体积、吸附能及微孔孔结参数。
20世纪50年代以后，气体吸附理论的发展主要表现子在对原有气体吸附理论的修正与补充，混合气体的吸附，吸附热力学和吸附动力学的研究，不均匀固体表面的吸附，化学吸附等。
2 吸附理论的重要结论吸附理论的重要结论与吸附理论的发展历程相伴而生。
人们对吸附概念的认识日趋完善。
吸附是指在固相-气相、固相-液相、固相-固相、液相-气相、液相-液相等体系中，某个相的物质密度或溶于该相的物质浓度在界面上发生改变的现象。
几乎所有的吸附现象都是界面浓度高于本体相，但也有些电解质水溶液，液相表面的电解质浓度低于本体相。
被吸附的物质成为吸附质，具有吸附作用的物质成为吸附剂。
可以根据吸附量、吸附作用力、吸附层结构表征和研究吸附状态，但吸附量是表征吸附状态的最基本参数。
吸附量与气相压力或液相溶质浓度有关，是吸附剂的基本性质。
在温度一定时，吸附量与压力或者浓度的关系称为吸附等温线，吸附等温线是表征吸附性能最常用的方法，吸附等温线的形状能很好的反映吸附剂和吸附质物理、化学相互作用。
在压力一定时吸附量与温度的关系成为吸附等压线。
吸附量一定时，压力与温度的关系成为吸附等量线，由吸附等量线可以获得微分吸附热。
吸附质离开界面引起吸附量减少的现象叫脱附。
从动力学观点看吸附质分子或离子在界面上不断的进行吸附和脱附，当吸附的量和脱附的量在统计学上相等时，或在无限长的时间也不变化时就是吸附平衡。
在与吸附相同的物理化学条件下，让被吸附的物质发生脱附，脱附量等于吸附量，就是可逆吸附。
吸附力不是很强，温度稍微提高就会完全脱附，这种吸附称为准可逆吸附。
不可逆吸附是指即使温度升高，吸附质也不脱附。
我国学者几十年来也在吸附领域做过多方面的工作，有些受到国际通同行的重视：表面活性剂在气液界面的吸附规律[14]，表面活性剂在固液界面吸附的通用等温式[15]，BET混合气体吸附公式的导出[16]，液相吸附的直线型等温式[17,18]，稀溶液吸附的热力学研究[19,20]，活性炭对染料料的吸附[21]，液相吸附的计量置换模型[22]，分子筛的设计与合成[23]，后处理条件对吸附剂表面宏观性质的影响及固体的表面改性[24]，亚稳平衡态吸附理论及其应用[25,26]，有序分子膜的研究等[27,28]。
3 吸附理论重要模型的提出，条件和使用范例吸附现象普遍存在，研究者对其进行了大量的理论研究，也提出了很多的吸附类型。
许多的研究工作表明，固体表面吸附液体或气体，当达到平衡时，其吸附量q*与温度和液体或气体浓度c有关：q*=f(c,T)温度一定时，吸附量q*与温度c之间的函数关系成为吸附等温线，即等温情况下的吸附模型。
3.1 Langmuir吸附模型Langmuir分子吸附模型是根据分子间力随距离的增加而迅速下降的事实，提出气体分子只有碰撞固体表面与固体分子接触时才有可能被吸附，即气体分子与表面相接触时吸附的先决条件。
Langmuir认为固体表面上各个原子的力场不饱和，可吸附碰撞到固体表面的气体分子或溶质分子。
当固体表面上吸附了一层分子后，这种力场就被饱和，因此吸附层是单分子层。
他还假设固体表面上均匀的，吸附的分子间无相互作用。
Langmuir吸附模型对于当固体表面的吸附作用相当均匀，且吸附限于单分子层时，能够较好的代表实验结果。
但由于它的假定不够严格，具有相当的局限性。
当有多种组分在固体表面同时发生吸附时，它们之间将产生竞争吸附。
竞争吸附的Langmuir模型可以描述多组分吸附情况。
尤其当固体表面的吸附作用相当均匀，且吸附限于单分子层时，能够较好的代表实验结果。
化学吸附一般式单分子层，Langmuir模型特别适用。
3.2 Freundlich吸附模型关于固体对气体的吸附，现代理论认为，固体表面是不均匀的，提出具有吸附活性中心概念。
有人认为由于固体表面的不均匀性，将导致形成不同类型的活动中心，这些不同类型的活动中心对气体分子的亲和力是不同的。
同时认为一个气体分子未必被一个活性中心吸附，很可能被固体表面相邻的两个或两个以上的活性中心吸附。
因此，我们假定，对于由一定数目的同种分子组成的理想气体，若其中有N个分子被固体表面上的B个活性中心吸附，一般情况下均有N<B。
从统计学的观点看，可以认为平均每个气体分子将被B/N铬活性中心吸附，且有B/N>1。
平衡时的吸附量，即固体吸附剂单位表面积上所吸附的吸附质的物质的量，其值应与固体表面单位面积上气体分子占据的活性中心数成正比，称为吸附质的表面浓度。
对于吸附过程来说Le Chateler原理可以适用，并认为吸附和脱附速率均遵循质量作用定律。
当吸附达到平衡时：式中K为吸附平衡常数若将上式加以改写的因为压力不是太高，因此对于吸附限很大的吸附剂来说上式就变为，定温下，对给定的气固吸附体系为一常数即为Freundlich吸附等温式。
Freundlich被广泛使用来近似关联数据。
3.3 BET吸附模型Brunauer、Emmelt和Teller三人于1938年提出多分子层吸附理论，其基本假设是：多分子层不必吸附满了一层再吸附第二层分子；平衡时，被占据的和为占据的面积不变各种高度分子层覆盖的面积不变；第一层吸附与第二，三…层间的吸附力的性质不同，第一层分子与固体之间的作用一般式化学力，第二层以上为同种分子之间的作用力。
他们在这些假设的基础上，根据吸附达到平衡时，每一层的凝聚速度与蒸发速度相等，导出熟知的BET吸附等温式。
BET理论基本上描述了吸附的一般规律。
BET吸附模型最重要的应用是测定吸附剂或催化剂的比表面，从所得的值可以计算铺满单分子层的分子个数。
若已知每个分子所占面积，即可得到表面积。
3.4 相平衡吸附模型Abdul R.Khan等人基于液液热力学理论和气-液或固-液两相平衡理论，从相平衡出发，根据两相间化学势相等，发展了相应分子吸附模型。
以液-固体系为例，模型推到过程是：假定溶质分子被吸附在多孔介质上，多孔介质有恒定的孔隙率，而且有均一的分布，溶质将均一的吸附在固定相上，因此可以把固定相当做一种溶质的固定溶液，这就可以采用相的平衡热力学理论进行推导。
基于吸附组分在固定相和液相中化学势相等，则活度相等。
如果固相当做理想情况处理，但对于不理想的情况，必须由超额的Gibbs函数得出。