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吸附量计算方式

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第29 次课 2 学时§0.2弯曲表面下的附加压力及其后果(续上节课内容,教案见上次课)§0・3固体表面固体表面上的原子或分子与液体一样,受力也是不均匀的,而且不像液体表面分子可以移动,通常它们是定位的。

固体表面是不均匀的,即使从宏观上看似乎很光滑,但从原子水平上看是凹凸不平的。

同种晶体由于制备、加工不同,会具有不同的表面性质,而且实际晶体的晶面是不完整的,会有晶格缺陷、空位和位错等。

正由于固体表面原子受力不对称和表面结构不均匀性,它可以吸附气体或液体分子,使表面吉布斯函数下降。

而且不同的部位吸附和催化的活性不同。

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。

常用的吸附剂有:硅胶、分子筛、活性炭等。

为了测定固体的比表面,常用的吸附质有:氮气、水蒸气、苯或环己烷的蒸汽等。

1物理吸附与化学吸附具有如下特点的吸附称为物理吸附:(1)吸附力是由固体和气体分子之间的范德华引力产生的,一般比较弱。

(2)吸附热较小,接近于气体的液化热,一般在几个kJ/mol以下(3)吸附无选择性,任何固体可以吸附任何气体,当然吸附量会有所不同。

(4)吸附稳定性不高,吸附与解吸速率都很快。

一般介绍帮助理解重要概念比较理解(5) 吸附可以是单分子层的,但也可以是多分子层的。

(6) 吸附不需要活化能,吸附速率并不因温度的升高而变快。

总之:物理吸附仅仅是一种物理作用,没有电子转移,没有化学键的 生成与破坏,也没有原子重排等。

H 2在金属镍表面发生物理吸附在相互作用的位能曲线上,随着 H 2分 子向Ni 表面靠近,相互作用位能下降。

到达a 点,位能最低,这是物理吸附的 稳定状态。

这时氢没有解离,两原子核间距等于Ni 和H 的原子半径加上两者的范德华 半径。

放出的能量ea 等于物理吸附热Qp,这 数值相当于氢气的液化热。

如果氢分子通过a 点要进一步靠近Ni 表面,由于核间的排斥作用,使 位能沿ac 线升高。

活性炭更换周期和吸附量的计算

活性炭更换周期和吸附量的计算

活性炭更换周期和吸附量的计算(总1页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除活性炭更换周期和吸附量的计算案例:活性炭的吸附量以及使用时间活性炭对不同的有机气体其吸附能力(用S表示)是不一样的,有以下表(参考《工业通风》,孙一坚主编第四版):按一个排污企业150mg/m3,风量在50000m3/h,一天工作时长15小时算,活性炭的平衡保持量取30%,1t活性炭达到饱合的时间为:T(d)=m*S/C*10-6(kg/mg)*F*t(15h/d)m:活性炭的质量,kg;S:平衡保持量,%;C:VOCs总浓度,mg/m3;F:风量,m3/h。

则T=1000*0.3/150*10-6*50000*15=2.67d也就是1t的活性炭在上述条件下,2.67天就达到饱合了。

实例方法一:蜂窝活性炭比重:0.45g/cm3 1克/立方厘米=1000千克/立方米参数:单套设备排风量:25000m3/h,废气总浓度为119.5mg/m3,运行8h/d所采用蜂窝活性炭吸附的平衡保持量取75%计。

一块蜂窝活性炭质量:0.1×0.1×0.1×450kg/m3=0.45kg单套设备需要蜂窝活性炭量为:0.8×1.31×1.33÷0.001=1400块×0.45=630kg根据活性炭更换周期计算公式:T=m×S÷C×10-6×Q×t式中:T—周期,单位天M—活性炭的质量,单位kgS—平衡保持量,%10-6—系数Q—风量,单位m3/hT—运行时间,单位h/dT1=630×0.75÷119.5×10-6×25000×8=7.91天所以单套设备蜂窝炭更换周期为约8天方法二:蜂窝炭1g能吸附600mg的有机废气一块蜂窝活性炭质量:0.1×0.1×0.1×450kg/m3=0.45kg单套设备蜂窝炭重量0.8×1.31×1.33÷0.001=1400块×0.45=630kg设备蜂窝炭的吸附能力为:630kg=630000g总过滤量为25000m3/h×119.5mg/m3=2987500mg/h吸附满周期T2每天工作8小时算T2=126.52h÷8=15.81天因为T2>T1所以本项目活性炭更换周期为8—15天、建议10天一换2。

吸附常用公式

吸附常用公式

吸附常用公式:一.Freundlich 等温式: q = kc 1/n 或lgq = lg k + 1 lgc ,q 平衡吸附量mg/g ;c 平衡浓度mg/L n一般认为:1/n 的数值一般在 0 与 1 之间,其值的大小则表示浓度对吸附量影响的强弱。

1/n 越小,吸 附性能越好。

1/n 在 0.1~0.5,则易于吸附;1/n>2 时难以吸附。

k 值可视为 c 为单位浓度时的吸附量,一般 说来,k 随温度的升高而降低K i/n 吸附容量 吸附强度。

二.Langmuir 等温式: q = qebc 或(1) 1 = 11+ 1 或(2) c = 1 c + 1 1+ bc q q e b c q e q q e q e bq 平衡吸附量 mg/g ; c 平衡浓度 mg/L ; q e 饱和吸附量 mg/g一般 c 值<1时采用(1)式;c 值较大时采用(2)式。

符合 Langmuir 等温式的吸附为化学吸附。

化学 吸附的吸附活化能一般在40~400kJ/mol 的范围,除特殊情况外,一个自发的化学吸附过程,应该是放热过 程,饱和吸附量将随温度的升高而降低。

b 为吸附作用的平衡常数,也称为吸附系数,其值大小与吸附剂、 吸附质的本性及温度的高低有关,b 值越大,则表示吸附能力越强,而且 b 具有浓度倒数的量纲。

三.颗粒内扩散方程:q =k t 0.5q 为t 时刻的吸附量mg/g ;t 为吸附时间(min);k 为颗粒内扩散速率常数(mg·g -1·min -0.5) 四.准二级吸附动力学方程: t = 1 + 1 tq k 2 q e 2 q eq e 、q 分别为吸附平衡及t 时刻的吸附量(mg·g -1);t 为吸附时间(min);k 2为准二级吸附速率常数 (g·mg -1·min -1)五.二级动力学方程: 1 = 1 + k 2'tq e - q q e 2 q e 、q 分别为吸附平衡及t 时刻的吸附量(mg·g -1);t 为吸附时间(min);k 2‘为二级吸附速率常数(g·mg -1·min -1)六. Lagergren 方程(准一级吸附动力学方程):ln(q e -q)=lnq e -k 1t q e 、q 分别为吸附平衡及t 时刻的吸附量(mg·g -1);t 为吸附时间(min);k 1为准一级吸附速率常数(min -1)c 0、c 分别为溶液中初始及t 时刻溶液的浓度(mg·L -1);t 为吸附时间(min);k 2‘为二级反应速率常数 (L·mg -1·min -1)当吸附过程为液膜扩散控制时,t 与ln(qe -q) 成直线关系,并通过坐标原点;Mckay 等人认为,当t 0.5 应 与q 成直线关系且通过原点时,则说明物质在颗粒内扩散过程为吸附速率的唯一控制步骤。

吸附常用公式

吸附常用公式

吸附常用公式:一.Freundlich 等温式:n /1kc q =或c lg n1k lg q lg +=,q 平衡吸附量mg/g ;c 平衡浓度mg/L 一般认为:1/n 的数值一般在0与1之间,其值的大小则表示浓度对吸附量影响的强弱。

1/n 越小,吸附性能越好。

1/n 在0.1~0.5,则易于吸附;1/n>2时难以吸附。

k 值可视为c 为单位浓度时的吸附量,一般说来,k 随温度的升高而降低 K i/n 吸附容量 吸附强度。

二.Langmuir 等温式:bc 1bc q q e +=或(1)e e q 1c 1b q 1q 1+⋅=或(2)b q 1c q 1q c ee += q 平衡吸附量mg/g ;c 平衡浓度mg/L ;q e 饱和吸附量mg/g一般c 值<1时采用(1)式;c 值较大时采用(2)式。

符合Langmuir 等温式的吸附为化学吸附。

化学吸附的吸附活化能一般在40~400kJ/mol 的范围,除特殊情况外,一个自发的化学吸附过程,应该是放热过程,饱和吸附量将随温度的升高而降低。

b 为吸附作用的平衡常数,也称为吸附系数,其值大小与吸附剂、吸附质的本性及温度的高低有关,b 值越大,则表示吸附能力越强,而且b 具有浓度倒数的量纲。

三.颗粒内扩散方程:5.0t k q ⋅=q 为t 时刻的吸附量mg/g ;t 为吸附时间(min);k 为颗粒内扩散速率常数(mg·g -1·min -0.5)四.准二级吸附动力学方程:t q 1q k 1q t e2e 2+⋅= q e 、q 分别为吸附平衡及t 时刻的吸附量(mg·g -1);t 为吸附时间(min);k 2为准二级吸附速率常数(g·mg -1·min -1)五.二级动力学方程:t k q 1q q 1'2ee +=- q e 、q 分别为吸附平衡及t 时刻的吸附量(mg·g -1);t 为吸附时间(min);k 2‘为二级吸附速率常数(g·mg -1·min -1)六. Lagergren 方程(准一级吸附动力学方程):ln(q e -q)=lnq e -k 1tq e 、q 分别为吸附平衡及t 时刻的吸附量(mg·g -1);t 为吸附时间(min);k 1为准一级吸附速率常数(min -1)七. 二级反应模型:tc k 11c c 0'20⋅⋅+= c 0、c 分别为溶液中初始及t 时刻溶液的浓度(mg·L -1);t 为吸附时间(min);k 2‘为二级反应速率常数(L·mg -1·min -1)当吸附过程为液膜扩散控制时,t 与ln(q e -q) 成直线关系,并通过坐标原点;Mckay 等人认为,当t 0.5 应与q 成直线关系且通过原点时,则说明物质在颗粒内扩散过程为吸附速率的唯一控制步骤。

活性炭更换周期和吸附量的计算

活性炭更换周期和吸附量的计算

活性炭更换周期和吸附量的计算(总1页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除活性炭更换周期和吸附量的计算案例:活性炭的吸附量以及使用时间活性炭对不同的有机气体其吸附能力(用S表示)是不一样的,有以下表(参考《工业通风》,孙一坚主编第四版):按一个排污企业150mg/m3,风量在50000m3/h,一天工作时长15小时算,活性炭的平衡保持量取30%,1t活性炭达到饱合的时间为:T(d)=m*S/C*10-6(kg/mg)*F*t(15h/d)m:活性炭的质量,kg;S:平衡保持量,%;C:VOCs总浓度,mg/m3;F:风量,m3/h。

则T=1000*0.3/150*10-6*50000*15=2.67d也就是1t的活性炭在上述条件下,2.67天就达到饱合了。

实例方法一:蜂窝活性炭比重:0.45g/cm3 1克/立方厘米=1000千克/立方米参数:单套设备排风量:25000m3/h,废气总浓度为119.5mg/m3,运行8h/d所采用蜂窝活性炭吸附的平衡保持量取75%计。

一块蜂窝活性炭质量:0.1×0.1×0.1×450kg/m3=0.45kg单套设备需要蜂窝活性炭量为:0.8×1.31×1.33÷0.001=1400块×0.45=630kg根据活性炭更换周期计算公式:T=m×S÷C×10-6×Q×t式中:T—周期,单位天M—活性炭的质量,单位kgS—平衡保持量,%10-6—系数Q—风量,单位m3/hT—运行时间,单位h/dT1=630×0.75÷119.5×10-6×25000×8=7.91天所以单套设备蜂窝炭更换周期为约8天方法二:蜂窝炭1g能吸附600mg的有机废气一块蜂窝活性炭质量:0.1×0.1×0.1×450kg/m3=0.45kg单套设备蜂窝炭重量0.8×1.31×1.33÷0.001=1400块×0.45=630kg设备蜂窝炭的吸附能力为:630kg=630000g总过滤量为25000m3/h×119.5mg/m3=2987500mg/h吸附满周期T2每天工作8小时算T2=126.52h÷8=15.81天因为T2>T1所以本项目活性炭更换周期为8—15天、建议10天一换2。

(整理)吸附量计算方式.

(整理)吸附量计算方式.
本文阐述了固体表面的特性及其与气体Байду номын сангаас液体分子的吸附作用。介绍了物理吸附和化学吸附的重要概念和特征,其中物理吸附是由范德华引力产生的,吸附热较小,无选择性,可以是多分子层;而化学吸附则涉及化学键力,吸附热较高,具有选择性,且为单分子层。文档还提及了常用的吸附剂如硅胶、分子筛、活性炭等,并解释了吸附剂与吸附质之间的相互作用及吸附过程。通过位能曲线的描述,帮助理解了物理吸附和化学吸附在能量变化上的区别。此外,虽然文档提及了吸附量的测定方法,但并未直接涉及去除率的计算。去除率通常与吸附量及初始浓度相关,需要通过实验数据进一步计算得出。

活性炭更换周期和吸附量的计算

活性炭更换周期和吸附量的计算
蜂窝炭1g能吸附600mg的有机废气
一块蜂窝活性炭质量:0.1×0.1×0.1×450kg/m3=0.45kg
单套设备蜂窝炭重量
0.8×1.31×1.33÷0.001=1400块×0.45=630kg
设备蜂窝炭的吸附能力为:
630kg=630000g
630000g×600mg=378000000mg
根据活性炭更换周期计算公式:
T=m×S÷C天
M—活性炭的质量,单位kg
S—平衡保持量,%
10-6—系数
Q—风量,单位m3/h
T—运行时间,单位h/d
T1=630×0.75÷119.5×10-6×25000×8=7.91天
所以单套设备蜂窝炭更换周期为约8天
方法二:
总过滤量为25000m3/h×119.5mg/m3=2987500mg/h
吸附满周期T2
378000000mg÷2987500mg/h=126.52h
每天工作8小时算
T2=126.52h÷8=15.81天
因为T2>T1所以本项目活性炭更换周期为8—15天、建议10天一换
T(d)=m*S/C*10-6(kg/mg)*F*t(15h/d)
m:活性炭的质量,kg;
S:平衡保持量,%;
C:VOCs总浓度,mg/m3;
F:风量,m3/h。
则T=1000*0.3/150*10-6*50000*15=2.67d
也就是1t的活性炭在上述条件下,2.67天就达到饱合了。
实例
方法一:
蜂窝活性炭比重:0.45g/cm31克/立方厘米=1000千克/立方米
参数:单套设备排风量:25000m3/h,废气总浓度为119.5mg/m3,运行8h/d

吸附常用公式

吸附常用公式

吸附常用公式TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】吸附常用公式: 一.Freundlich 等温式:n /1kc q =或c lg n 1k lg q lg +=,q 平衡吸附量mg/g ;c 平衡浓度mg/L一般认为:1/n 的数值一般在0与1之间,其值的大小则表示浓度对吸附量影响的强弱。

1/n 越小,吸附性能越好。

1/n 在~,则易于吸附;1/n>2时难以吸附。

k 值可视为c 为单位浓度时的吸附量,一般说来,k 随温度的升高而降低 K i/n 吸附容量 吸附强度。

二.Langmuir 等温式:bc1bc q q e +=或(1)e e q 1c 1b q 1q 1+⋅=或(2)b q 1c q 1q c e e += q 平衡吸附量mg/g ;c 平衡浓度mg/L ;q e 饱和吸附量mg/g一般c 值<1时采用(1)式;c 值较大时采用(2)式。

符合Langmuir 等温式的吸附为化学吸附。

化学吸附的吸附活化能一般在40~400kJ/mol 的范围,除特殊情况外,一个自发的化学吸附过程,应该是放热过程,饱和吸附量将随温度的升高而降低。

b 为吸附作用的平衡常数,也称为吸附系数,其值大小与吸附剂、吸附质的本性及温度的高低有关,b 值越大,则表示吸附能力越强,而且b 具有浓度倒数的量纲。

三.颗粒内扩散方程:5.0t k q ⋅=q 为t 时刻的吸附量mg/g ;t 为吸附时间(min);k 为颗粒内扩散速率常数(mg·g -1·四.准二级吸附动力学方程:t q 1q k 1q te2e 2+⋅= q e 、q 分别为吸附平衡及t 时刻的吸附量(mg·g -1);t 为吸附时间(min);k 2为准二级吸附速率常数(g·mg -1·min -1)五.二级动力学方程:t k q 1q q 1'2ee +=- q e 、q 分别为吸附平衡及t 时刻的吸附量(mg·g -1);t 为吸附时间(min);k 2‘为二级吸附速率常数(g·mg -1·min -1)六. Lagergren 方程(准一级吸附动力学方程):ln(q e -q)=lnq e -k 1tq e 、q 分别为吸附平衡及t 时刻的吸附量(mg·g -1);t 为吸附时间(min);k 1为准一级吸附速率常数(min -1)七. 二级反应模型:tc k 11c c 0'20⋅⋅+= c 0、c 分别为溶液中初始及t 时刻溶液的浓度(mg·L -1);t 为吸附时间(min);k 2‘为二级反应速率常数(L·mg -1·min -1)当吸附过程为液膜扩散控制时,t 与ln(q e -q) 成直线关系,并通过坐标原点;Mckay 等人认为,当 应与q 成直线关系且通过原点时,则说明物质在颗粒内扩散过程为吸附速率的唯一控制步骤。

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吸附量计算方式第 29 次课 2 学时注:本页为每次课教案首页§10.2 弯曲表面下的附加压力及其后果(续上节课内容,教案见上次课)§10.3 固体表面固体表面上的原子或分子与液体一样,受力也是不均匀的,而且不像一般介绍 帮助理解液体表面分子可以移动,通常它们是定位的。

固体表面是不均匀的,即使从宏观上看似乎很光滑,但从原子水平上看是凹凸不平的。

同种晶体由于制备、加工不同,会具有不同的表面性质,而且实际晶体的晶面是不完整的,会有晶格缺陷、空位和位错等。

正由于固体表面原子受力不对称和表面结构不均匀性,它可以吸附气体或液体分子,使表面吉布斯函数下降。

而且不同的部位吸附和催化的活性不同。

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。

常用的吸附剂有:硅胶、分子筛、活性炭等。

为了测定固体的比表面,常用的吸附质有:氮气、水蒸气、苯或环己烷的蒸汽等。

1 物理吸附与化学吸附具有如下特点的吸附称为物理吸附:(1)吸附力是由固体和气体分子之间的范德华引力产生的,一般比较弱。

(2)吸附热较小,接近于气体的液化热,一般在几个 kJ/mol以下。

(3)吸附无选择性,任何固体可以吸附任何气体,当然吸附量会有所不同。

(4)吸附稳定性不高,吸附与解吸速率都很快。

(5)吸附可以是单分子层的,但也可以是多分子层的。

(6)吸附不需要活化能,吸附速率并不因温度的升高而变快。

总之:物理吸附仅仅是一种物理作用,没有电子转移,没有化学键的生成与破坏,也没有原子重排等。

重要概念比较理解具体例子帮助理解H2在金属镍表面发生物理吸附在相互作用的位能曲线上,随着H2分子向Ni表面靠近,相互作用位能下降。

到达a点,位能最低,这是物理吸附的稳定状态。

这时氢没有解离,两原子核间距等于Ni和H的原子半径加上两者的范德华半径。

放出的能量ea等于物理吸附热Q p,这数值相当于氢气的液化热。

如果氢分子通过a点要进一步靠近Ni表面,由于核间的排斥作用,使位能沿ac线升高。

具有如下特点的吸附称为化学吸附:(1)吸附力是由吸附剂与吸附质分子之间产生的化学键力,一般较强。

(2)吸附热较高,接近于化学反应热,一般在40kJ/mol以上。

(3)吸附有选择性,固体表面的活性位只吸附与之可发生反应的气体分子,如酸位吸附碱性分子,反之亦然。

(4)吸附很稳定,一旦吸附,就不易解吸。

(5)吸附是单分子层的。

(6)吸附需要活化能,温度升高,吸附和解吸速率加快。

总之:化学吸附相当与吸附剂表面分子与吸附质分子发生了化学反应,在红外、紫外-可见光谱中会出现新的特征吸收带。

H2在金属镍表面发生化学吸附在相互作用的位能线上,H2分子获得解离能D H-H,解离成H原子,处于c'的位置。

重要特征具体例子帮助理解随着H原子向Ni表面靠近,位能不断下降,达到b点,这是化学吸附的稳定状态。

Ni和H之间的距离等于两者的原子半径之和。

能量gb是放出的化学吸附热Q c,这相当于两者之间形成化学键的键能。

随着H原子进一步向Ni表面靠近,由于核间斥力,位能沿bc线迅速上升。

H2分子在Ni表面的吸附是在物理吸附过程中,提供一点活化能,就可以转变成化学吸附。

H2分子从P’到达a点是物理吸附,放出物理吸附热Q p,这时提供活化能E a,使氢分子到达P点,就解离为氢原子,接下来发生化学吸附。

这活化能E a远小于H2分子的解离能,这就是Ni为什么是一个好的加氢脱氢催化剂的原因。

脱氢作用沿化学吸附的逆过程进行,所提供的活化能等于Q c+E a,使稳定吸附的氢原子越过这个能量达到P点,然后变成H2分子沿Pa P’线离开表面。

2. 等温吸附吸附量通常有两种表示方法:(1) 单位质量的吸附剂所吸附气体的体积。

重要定义重要定义a 3-1V / m g V m =⋅单位: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。

-1/ mol g an n m =⋅单位:对于一定的吸附剂与吸附质的体系,达到吸附平衡时,吸附量是温度和吸附质压力的函数,即:(,)a V f T p =通常固定一个变量,求出另外两个变量之间的关系,例如: (1) T =常数,V a = f (p ),得吸附等温线。

(2) p =常数,V a = f (T ),得吸附等压线。

(3) V a =常数,p = f (T ),得吸附等量线。

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 /p *称为比压,p *是吸附质在该温度时的饱和蒸汽压,p 为吸附质的压力)(Ⅰ)在2.5nm 以下微孔吸附剂上的吸附等温线属于这种类型。

例如78K 时N2在活性炭上的吸附及水和苯蒸汽在分子筛上的吸附。

(Ⅱ)常称为S 型等温线。

吸附剂孔径大小不一,发生多分子层吸附。

在比压接近1时,发生毛细管和孔凝现象。

一般了解(Ⅲ)这种类型较少见。

当吸附剂和吸附质相互作用很弱时会出现这种等温线,如352K时,Br2在硅胶上的吸附。

Br2在硅胶上的吸附。

(Ⅳ)多孔吸附剂发生多分子层吸附时会有这种等温线。

在比压较高时,有毛细凝聚现象。

例如在323K时,苯在氧化铁凝胶上的吸附属于这种类型。

(Ⅴ)发生多分子层吸附,有毛细凝聚现象。

例如373K时,水汽在活性炭上的吸附属于这种类型。

思考题:1 已知水在两块玻璃间形成凹液面,而在两块石蜡板间形成凸液面。

试解释为什么两块玻璃间放一点水后很难拉开,而两块石蜡板间放一点水后很容易拉开。

2 如下图,在一玻璃管两端各有一大小不等的肥皂泡。

当开启活塞使两泡相通时,试问两泡体积将如何变化?为什么?3. 吸附经验式——Freundlich吸附等温式Freundlich公式:a nV kp思考题帮助理解一般公式重要概念V a :吸附量,cm 3/gk ,n 是与温度、系统有关的经验常数。

用来描述第I 类吸附等温线,是经验式。

4. Langmuir 单分子层吸附理论及吸附等温式Langmuir 吸附等温式描述了吸附量与被吸附蒸汽压力之间的定量关系。

他在推导该公式的过程引入了重要假设: (1) 吸附是单分子层 (2) 固体表面是均匀的; (3) 被吸附分子之间无相互作用; (4) 吸附平衡是动态平衡。

A(g) +M(表面)AM设:表面覆盖率θ = 已被吸附质覆盖的固体表面积/固体总的表面积,则空白表面为(1 - θ )v (吸附)=k 1p (1-θ )N v (脱附)=k -1θ N 达到平衡时,吸附与脱附速率相等。

v (吸附)=k 1p (1-θ )= v (脱附)=k -1θ k 1p (1 -θ)=k -1θ 设b = k 1/k -1 得:1bpbpθ=+ 这公式称为 Langmuir 吸附等温式,式中b 称为吸附系数,它的大小代表了固体表面吸附气体能力的强弱程度。

以θ对p 作图,得:1.当p 很小,或吸附很弱时,bp <<1,θ = bp ,θ与 p 成线性关系。

2.当p 很大或吸附很强时,bp>>1,θ =1,θ与 p 无关,吸附已铺满单分子层。

重要公式 必须掌握 典型例题 详细讲授吸附达饱和。

饱和吸附量用a m V 表示。

3.当压力适中,θ ∝p n ,n 介于0与1之间。

将θ =V a /a m V 代入Langmuir 吸附公式1bpbpθ=+ 重排后可得:a a a m m 1111V V Vb p=+⋅ 这是Langmuir 吸附公式的又一表示形式。

用实验数据,以1/V a~1/p 作图得一直线,从斜率和截距求出吸附系数b 和铺满单分子层的气体体积a m V 。

a m V 是一个重要参数。

从吸附质分子截面积a m ,可计算吸附剂的总表面积S 和比表面a s 。

m S a Ln =a3-1m /(22.4dm mol ) (STP)n V =⋅s /a S m = m 为吸附剂质量Langmuir 吸附等温式的缺点:(1) 假设吸附是单分子层的,与事实不符。

(2) 假设表面是均匀的,其实大部分表面是不均匀的。

(3) 在覆盖度θ较大时,Langmuir 吸附等温式不适用。

Freundlich 吸附公式对θ 的适用范围比Langmuir 公式要宽。

例题:在时0℃,CO 在2.964g 木炭上吸附的平衡压力p 与吸附气体标准状态体积V 如下:43/100.97 2.40 4.127.2011.76/7.516.525.138.152.3p Pa V cm(1) 试用图解法求朗格缪尔公式中常数V m 和b ;(2) 求CO 压力为5.33×104Pa 时,1g 木炭吸附的CO 标准状况体积。

解:朗格缪尔等温式为1m mp pV bV V =+一般讲授将题给数据整理后列表如下:43/100.97 2.40 4.127.2011.76(/)/12931455164118902249p pap V Pa cm ⋅(1) 以p /V 对p 作图(图略),得一直线,其斜率为:331/8.7810m V cm --=⨯截距为: 331/ 1.2410m bV Pa cm -=⨯⋅(相关系数r =0.997),所以:361114,7.0810m V cm b Pa --==⨯ (2) 由图上查出,当45.3310p p =⨯⋅-3时,/V=1707Pa cm5. 多分子层吸附理论 不要求6. 吸附热力学 吸附热的定义:在吸附过程中的热效应称为吸附热。

物理吸附过程的热效应相当于气体凝聚热,很小;化学吸附过程的热效应相当于化学键能,比较大。

固体在等温、等压下吸附气体是一个自发过程,ΔG <0,气体从三维运动变成吸附态的二维运动,熵减少, ΔS <0,ΔH =ΔG +T ΔS , ΔH <0。

所以吸附是放热过程。

在保持吸附量不变的平衡吸附过程中,如果吸附温度发生了变化,则吸附的气相压力也会发生相应变化,从而使吸附保持平衡,吸附量不变,即:△G +d G a =△G ’+d G g而: △G =△G ’=0 则: d G a =d G g于是 -S a d T + V a d p = -S g d T + V g d p得: a g n a gS S p T V V -∂⎛⎫=⎪∂-⎝⎭ 因为吸附过程为可逆的,则:a gads a g H H HS S TT-∆-== 代入得: ()ads a g n H p T T V V ∆∂⎛⎫= ⎪∂-⎝⎭ 由于气相体积远大于吸附相,再假定气相为理想气体,则V a -V g ≈-nRT /p , 代入上式得:ads ads 2g/n HH p T TV nRT p ∆∆∂⎛⎫≈=- ⎪∂-⎝⎭ ads m 2ln nH p T RT ∆∂⎛⎫=- ⎪∂⎝⎭ 在摩尔吸附焓△ads H m 为常数时,将上式积分得:ads 212111ln()H p p R T T ∆=- 此为吸附等量线,因T 升高,需p 增大,由此可知 △ads H m 一般为负,即吸附为放热过程。

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