氮气吸附-2全解
n2吸附脱附等温线
n2吸附脱附等温线N2吸附脱附等温线是用于研究材料表面性质的一种重要手段。
本文将按照以下步骤，阐述N2吸附脱附等温线所包含的内容及其应用。
1. 什么是N2吸附脱附等温线？N2吸附脱附等温线是利用氮气对材料表面进行吸附和脱附实验，得到的吸附量与氮气压力的关系曲线。
这条曲线多数呈N形，其中有两个重要的节点：吸附量最大值和相应的氮气压力。
2. N2吸附脱附等温线的意义与应用N2吸附脱附等温线可以说明材料的孔结构、比表面积、孔径大小及分布等信息。
吸附量最大值可表示材料的比表面积，节点处的氮气压力则可表示孔径大小。
比表面积是影响材料催化、吸附等性质的重要因素之一。
通过测量比表面积，可以了解材料的催化活性、吸附能力、分离成分等性能特征。
孔径大小及分布则可影响材料的分离功能、传质性质、稳定性等。
3. 实验步骤进行N2吸附脱附实验的过程分为以下几个步骤：（1）样品处理：样品必须在真空环境中处理，将样品置于高温高真空条件下去除其水、气等杂质。
（2）吸附方法：以具有已知饱和压力和温度的氮气气体为吸附剂，将氮气不断注入试样，直至达到吸附平衡。
（3）脱附方法：在采用凝析法进行N2脱附时，降低温度或升高压力即可导致N2从孔中排放出来，直至脱附完毕。
（4）数据处理：利用吸附、脱附实验得到的数据（吸附量、氮气压力等），绘制出N2吸附脱附等温线。
4. 注意事项进行N2吸附脱附实验时需要注意以下几点：（1）确保样品表面处理干净，避免产生不必要的误差。
（2）严格控制温度、压力等实验条件，确保实验的准确性。
（3）根据所需测试范围，选择合适的测试量程和测试区间，避免测试数据超过量程或过分集中在某一范围内。
总之，N2吸附脱附等温线是解析材料性质的重要方法，通过实验的手段可以准确地了解材料的孔结构、比表面积、孔径大小及分布等信息，以此为依据，进行更深入的材料表面性质研究与应用。
N2吸脱附曲线说明
关于氮气等温吸脱附计算比概况积、孔径分布的若干说明之迟辟智美创作我们拿到的数据，只有吸脱附曲线是真实的，比概况积、孔径分布、孔容之类的都是带有主观人为色彩的数据.经常听到有同学说去做个BET，其实做的不是BET，是氮气等温吸脱附曲线，BET（Brunauer-Emmet-Teller）只是对N2-Sorption isotherm中p/p0=0.05~0.35之间的一小段用传说中的BET公式处置了一下，获得单层吸附量数据Vm，然后据此算出比概况积，如此而已.◆六类吸附等温线类型几乎每本类似参考书城市提到，前五种是BDDT(Brunauer-Deming-Deming-Teller)分类，先由此四人将年夜量等温线归为五类，阶梯状的第六类为Sing增加.每一种类型城市有一套说法，其实可以这么理解，以相对压力为X轴，氮气吸附量为Y轴，再将X轴相对压力粗略地分为高压（0.0-0.1）、中压(0.3-0.8)、高压（0.90-1.0）三段.那么吸附曲线在：高压端偏Y轴则说明资料与氮有较强作用力(І型，ІІ型，Ⅳ型)，较多微孔存在时由于微孔内强吸附势，吸附曲线起始时呈І型；高压端偏X轴说明与资料作用力弱(ІІІ型，Ⅴ型).中压端多为氮气在资料孔道内的冷凝积聚，介孔分析就来源于这段数据，包括样品粒子聚积发生的孔，有序或梯度的介孔范围内孔道.BJH方法就是基于这一段得出的孔径数据；高压段可粗略地看出粒子聚积水平，如І型中如最后上扬，则粒子未必均匀.平常获得的总孔容通常是取相对压力为0.99左右时氮气吸附量的冷凝值.◆几个常数※※※ STP每mL氮气例：BET方法获得的比概况积则是S/(平方米每克)＝4.354*Vm，其中Vm由BET方法处置可知Vm=1/(斜率＋截距)◆以SBA-15分子筛的吸附等温线为例加以说明此等温线属IUPAC 分类中的IV型，H1滞后环.从图中可看出，在高压段吸附量平缓增加，此时N2 分子以单层到多层吸附在介孔的内概况，对有序介孔资料用BET方法计算比概况积时取相对压力p/p0 = 0.10~0.29比力适合.在p/p0 =0.5~0.8左右吸附量有一突增.该段的位置反映了样品孔径的年夜小，其变动宽窄可作为衡量中孔均一性的根据.在更高p/p0时有时会有第三段上升，可以反映出样品中年夜孔或粒子聚积孔情况.由N2-吸脱附等温线可以测定其比概况积、孔容和孔径分布.对其比概况积的分析一般采纳BET （Brunauer-Emmett-Teller）方法.孔径分布通常采纳BJH （Barrett-Joiner- Halenda）模型.◆Kelvin方程Kelvin方程是BJH模型的基础，由Kelvin方程得出的直径加上液膜厚度就是孔道直径.弯曲液面曲率半径R‘＝2γVm/，若要算弯曲液面发生的孔径R，则有R’Cosθ＝R，由于分歧资料的接触角θ分歧，下图给出的不考虑接触角情况弯曲液面曲率半径R‘和相对压力p/po对应图：◆滞后环※滞后环的发生原因这是由于毛细管凝聚作用使N2 分子在低于常压下冷凝填充了介孔孔道，由于开始发生毛细凝结时是在孔壁上的环状吸附膜液面上进行，而脱附是从孔口的球形弯月液面开始，从而吸脱附等温线不相重合，往往形成一个滞后环.还有另外一种说法是吸附时液氮进入孔道与资料之间接触角是前进角，脱附时是后退角，这两个角度分歧招致使用Kelvin方程时呈现不同.固然有可能是二者的共同作用，个人倾向于认同前者，至少直觉上（玄乎？）前者说得通些.※滞后环的种类滞后环的特征对应于特定的孔结构信息，分析这个比力考验对Kelvin方程的理解.H1是均匀孔模型，可视为直筒孔便于理解.但有些同学在解谱时会说由H1型滞后环可知SBA-15具有有序六方介孔结构，这是毛病的说法.H1型滞后环可以看出有序介孔，可是否是六方、四方、三角就不知道了，六方是小角XRD看出来的工具，这是明显的张冠李戴；H2比力难解释，一般认为是多孔吸附质或均匀粒子聚积孔造成的，多认为是“ink bottle”，等小孔径瓶颈中的液氮脱附后，束缚于瓶中的液氮气体会骤然逸出；H3与H4相比高压端吸附量年夜，认为是片状粒子聚积形成的狭缝孔；H4也是狭缝孔，区别于粒子堆集，是一些类似由层状结构发生的孔.※中压部份有较年夜吸附量但不发生滞后环的情况在相对压力为0.2-0.3左右时，根据Kelvin方程可知孔半径是很小，有效孔半径只有几个吸附质分子年夜小，不会呈现毛细管凝聚现象，吸脱附等温线重合，MCM-41孔径为2、3个nm时有序介孔吸脱附其实不呈现滞后环.◆介孔分析通常采纳的都是BJH模型（Barrett-Joiner- Halenda），是Kelvin方程在圆筒模型中的应用，适用于介孔范围，所得结果比实际偏小.针对MCM-41、SBA-15孔结构分析的具更高精度的KJS（Kruk-Jaroniec-Sayari）及其修正方法，KJS出来时用高度有序的MCM41为资料进行孔分析，结合XRD结果，得出了比BJH有更高精度的KJS方程，适用孔径分析范围在2-6.5nm之间.后来又做了推广，使之有较年夜的适用范围，可用于SBA-15孔结构(4.6-30nm)的表征.◆关于t-Plot和αs方法是对整条吸附或脱附曲线的处置方法，t-Plot可理解为thickness图形法，以氮气吸附量对单分子层吸附量作图，凝聚时形成的吸附膜平均厚度是平均吸附层数乘以单分子层厚度(0.354nm)，比概况◆微孔分析含微孔资料的微孔分析对真空度，控制系统，温度传感器有分歧的要求，测试时间也比力长，时间可能是普通样品的十倍甚至二十倍.由于微孔尺寸和探针分子年夜小相差有限，部份微孔探针分子尚不能进入，解析方法要根据分歧的样品来定，需要时可借鉴相关文献方法来参考，再则自己做一批样品采纳的是一种分析方法，结果的趋势多半是正确的.现在用一种模型来分析所有范围的孔径分布还是有些困难，非线性密度泛涵理论（NLDFT）听说是可以，但论文中采纳的较少.★送样提醒★明确测试目的：比概况积和孔结构对活性中心分布，反应物产物停留发生影响，因焙烧温度等处置招致比概况分歧等情况，不要没事随便做个比概况的孔分布看看.基本上以做实验时所用的状态为准，烘干送样，要说明样品种类，年夜约比概况积，一般要提供够100平方米概况积的样品(如活性炭比概况一般是700左右，则提供0.2g足够).如果平时所用催化剂是成型后再做反应，则成型后送样，这样结果比力客观.分子筛样品一般不用成型，特别是介孔分子筛成型时则不能用较年夜压力，否则辛辛苦苦做出来可能毁于一压.◆论坛相关帖子，谢谢各位！。
氮气吸附法在测定材料比表面积和孔径分布方面的应用原理
Science and Technology & Innovation┃科技与创新
氮气吸附法在测定材料比表面积和孔径分布 方面的应用原理
谢潇
（陕西省土地工程建设集团责任有限公司，陕西 西安 710075； 陕西省地建土地工程技术研究院有限责任公司，陕西 西安 710075； 自然资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室，陕西 西安 710075；
将 N 和σ的具体数据代入式（1），由此，通过氮气吸附法获
得测试结果，材料的比表面积为：
Sg
4.36Vm W
（2）
在式（2）中，比表面积 Sg 的单位为 cm2。
从上面的描述可以看出，如果需要计算某材料的比表面
积，须知道氮气在其孔隙内表面的单层吸附量 Vm。实际在
大多数情况下，氮气在材料的孔隙中并非是单层吸附，也就
孔隙体积随孔径的变化率。比表面积和孔径分布一定程度上 代表着材料的微观结构特征，并且对材料的许多宏观特性有 很大的影响[1-3]。因而，准确测定材料的比表面积和孔径分 布对于材料的宏观物理力学特性等具有十分重要的意义。
多孔材料的比表面积和孔隙形貌的测定方法主要有压 汞法、气体吸附法、流体通过法、X 射线层析摄像（照相） 法和显微观测统计法等[3]。后两者是先获得微结构照片，然 后再利用图像分析处理软件等对获得的图片进行处理和统 计，得到土体的比表面积和孔径分布特征，缺点是对图像处 理技术的要求比较高，过程复杂。气体吸附法、压汞法、流 体通过法可从实验测试结果中直接对数据进行处理，得到孔 径分布及比表面积等。而压汞法所产生的废汞若处理不当会 对环境造成一定的破坏；流体通过法受多种因素的影响，一 般测得的结果偏低；而氮气吸附法的应用范围广，是一种研 究固体材料结构特性的重要且有效手段[4]。该方法借助氮分 子作为一个标尺，来度量材料的表面积与孔容[5]。可用于测 量大约 0.1～2 000 m2/g 范围内的比表面积以及 3～200 nm 范 围内的孔径[5]。其测试原理科学，测试过程可靠，在多孔材 料的比表面积及孔径分布测定中发挥了重要的作用。 2 氮气吸附法测量比表面积原理
氮气吸附仪实验报告
一、实验目的1. 熟悉氮气吸附仪的原理及操作方法。
2. 学习如何通过氮气吸附实验测定材料的比表面积、孔径分布和孔容等微观结构参数。
3. 了解不同吸附剂对氮气的吸附性能。
二、实验原理氮气吸附法是一种常用的表征材料表面结构的方法。
在低温条件下，将一定量的氮气吸附在固体表面，通过测量吸附前后气体压力的变化，可以计算出材料的比表面积、孔径分布和孔容等参数。
比表面积（S）：单位质量材料所具有的总表面积。
孔径分布（D）：描述材料孔径大小的分布规律。
孔容（V）：材料中所有孔的体积总和。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：氮气吸附仪、样品瓶、真空泵、恒温水浴等。
2. 试剂：活性炭、分子筛等吸附剂。
四、实验步骤1. 样品预处理：将活性炭和分子筛分别研磨至粉末状，过筛后放入样品瓶中，于真空条件下干燥12小时。
2. 吸附实验：将干燥后的样品放入样品瓶中，开启氮气吸附仪，调节温度、压力等参数，使样品吸附一定量的氮气。
3. 解吸实验：在吸附实验完成后，将样品瓶放入恒温水浴中，缓慢降低压力，使吸附的氮气逐渐解吸。
4. 数据处理：记录吸附和解吸过程中气体压力的变化，通过氮气吸附仪自带的软件进行数据处理，得到比表面积、孔径分布和孔容等参数。
五、实验结果与分析1. 比表面积：活性炭的比表面积为950 m2/g，分子筛的比表面积为500 m2/g。
2. 孔径分布：活性炭的孔径分布较广，主要集中在2-10 nm之间；分子筛的孔径分布较窄，主要集中在3-5 nm之间。
3. 孔容：活性炭的孔容为0.4 cm3/g，分子筛的孔容为0.2 cm3/g。
根据实验结果，可以看出活性炭和分子筛具有不同的吸附性能。
活性炭的比表面积和孔容较大，说明其具有较强的吸附能力；分子筛的孔径分布较窄，有利于提高吸附的效率。
六、实验结论1. 通过氮气吸附实验，成功测定了活性炭和分子筛的比表面积、孔径分布和孔容等参数。
2. 活性炭和分子筛具有不同的吸附性能，活性炭的吸附能力较强，而分子筛的吸附效率较高。
N2吸脱附曲线说明
关于氮气等温吸脱附计算比表面积、孔径散布的假设干说明咱们拿到的数据，只有吸脱附曲线是真实的，积、孔径散布、孔容之类的都是带有主观人为色彩的数据。
常常听到有同窗说去做个BET，其实做的不是BET，是氮气等温吸脱附曲线，BET（Brunauer-Emmet-Teller）只是对N2-Sorption isotherm中p/p0=0.05~0.35之间的一小段用传奇中的BET公式处置了一下，取得单层吸附量数据Vm，然后据此算出比表面积，如此罢了。
◆六类吸附等温线类型几乎每本类似参考书都会提到，前五种是BDDT(Brunauer-Deming-Deming-Teller)分类，先由此四人将大量等温线归为五类，阶梯状的第六类为Sing增加。
每一种类型都会有一套说法，其实能够这么明白得，以相对压力为X轴，吸附量为Y轴，再将X轴相对压力粗略地分为低压（0.0-0.1）、中压(0.3-0.8)、高压（0.90-1.0）三段。
那么吸附曲线在：低压端偏Y轴那么说明材料与氮有较强作使劲(І型，ІІ型，Ⅳ型)，较多微孔存在时由于微孔内强吸附势，吸附曲线起始时呈І型；低压端偏X轴说明与材料作使劲弱(ІІІ型，Ⅴ型)。
中压端多为氮气在材料孔道内的冷凝积聚，介孔分析就来源于这段数据，包括样品粒子堆积产生的孔，有序或梯度的介孔范围内孔道。
BJH方式确实是基于这一段得出的孔径数据；高压段可粗略地看出粒子堆积程度，如І型中如最后上扬，那么粒子未必均匀。
平常取得的总孔容一般是取相对压力为0.99左右时氮气吸附量的冷凝值。
◆几个常数※液氮温度77K时液氮六方密堆积氮分子横截面积0.162平方纳米，形成单分子层铺展时以为单分子层厚度为0.354nm※标况（STP）下1mL氮气凝聚后（假定凝聚密度不变）体积为0.001547mL例：如下面吸脱附图中吸附曲线p/p0最大时氮气吸附量约为400 mL，那么可知总孔容＝400*0.001547＝400/654＝约0.61mL※ STP每mL分子铺成单分子层占用面积4.354平方米例：BET方式取得的比表面积那么是S/(平方米每克)＝4.354*Vm，其中Vm由BET方式处置可知Vm=1/(斜率＋截距)◆以SBA-15的吸附等温线为例加以说明此等温线属IUPAC 分类中的IV型，H1滞后环。
氮气气体分离器的工作原理
氮气气体分离器的工作原理氮气气体分离器是一种用于从混合气体中分离纯氮气的设备。
它基于分子筛技术，通过选择性吸附和解吸来实现气体的分离。
下面将详细介绍氮气气体分离器的工作原理。
一、分子筛的选择性吸附性质氮气气体分离器中使用的分子筛是一种多孔吸附剂，其内部由大量规则排列的微孔组成。
这些微孔的大小和形状可以选择性地吸附不同分子的气体。
在分子筛中，气体分子在进入微孔时会与微孔表面发生相互作用，通过吸附来实现分离。
二、工作过程氮气气体分离器通常由两个主要部分组成：吸附塔和解吸塔。
工作的过程可以分为吸附阶段和解吸阶段。
1. 吸附阶段混合气体首先进入吸附塔，通过与分子筛的微孔表面相互作用，其中的氧气、二氧化碳等高亲和气体被吸附到分子筛表面，而纯氮气则通过不被吸附，从出口离开吸附塔。
2. 解吸阶段当吸附塔中的分子筛饱和吸附气体后，需要进行解吸以恢复其吸附能力。
此时，吸附塔停止进气，开始向另一个解吸塔通入低温溶剂，如液氧或液氮。
低温溶剂的作用是通过降低分子筛的温度来促使已吸附气体分子从分子筛中解吸出来，并形成液态。
三、循环过程氮气气体分离器的工作是以循环方式进行的。
当一个吸附塔吸附气体时，另一个解吸塔在解吸气体。
当吸附塔饱和后，气流方向会反转，同时解吸塔变为吸附塔，经过一段时间的吸附，另一个塔则变为解吸塔。
这样，吸附和解吸过程可以循环进行，保持氧气和纯氮气的稳定供应。
四、应用领域氮气气体分离器的工作原理使其在许多领域中得到广泛应用。
例如，在石油化工行业，氮气气体分离器可用于纯化天然气，去除其中的杂质气体。
在食品和饮料工业中，氮气气体分离器可以用于保鲜，延长产品的保质期。
此外，氮气气体分离器还可用于激光切割、半导体制造、药品生产等行业。
总结：氮气气体分离器利用分子筛技术的选择性吸附和解吸原理，通过分离和去除混合气体中的氧气、二氧化碳等气体，提供高纯度的氮气。
在吸附和解吸的循环过程中，氮气气体分离器能够稳定运行并满足不同行业的需求。
吸附知识
氮气吸附理论上到500nm，但是压力传感器的分辨率和准确度一般到100nm还行，100nm 以上即使可以达到，也不可能详细分布了，在氮气分压达到0.96的时候是50nm的孔直径凝聚，到0.98是98nm的孔凝聚，到0.99就是195nm了，楼主自己可以判断了吧，50-100nm 只有0.02的分压变化区间，很难做详细的分布，所以最好用压汞法康塔公司介绍过说，微孔最好用Ar吸附，介孔用N2吸附，大孔还是压汞目的：是让大家对氮气等温吸脱附有一个基本的理解和概念，不会讲太多源头理论，内容不多，力求简明实用。
本人有幸接触吸脱附知识的理论和实践，做个总结一是长久以来的心愿，二则更希望能和大家共同学习、探讨和提高。
由于内容是自己的总结和认识，很可能会有部分错误，希望大家能给予建议、批评和指导，好对内容做进一步的完善。
★★注意★★我们拿到的数据，只有吸脱附曲线是真实的，比表面积、孔径分布、孔容之类的都是带有主观人为色彩的数据。
经常听到有同学说去做个BET，其实做的不是BET，是氮气等温吸脱附曲线，BET（Brunauer-Emmet-Teller）只是对N2-Sorption isotherm中p/p0=0.05~0.35之间的一小段用传说中的BET公式处理了一下，得到单层吸附量数据Vm，然后据此算出比表面积，如此而已。
◆六类吸附等温线类型几乎每本类似参考书都会提到，前五种是BDDT(Brunauer-Deming-Deming-Teller)分类，先由此四人将大量等温线归为五类，阶梯状的第六类为Sing增加。
每一种类型都会有一套说法，其实可以这么理解，以相对压力为X轴，氮气吸附量为Y轴，再将X轴相对压力粗略地分为低压（0.0-0.1）、中压(0.3-0.8)、高压（0.90-1.0）三段。
那么吸附曲线在：低压端偏Y轴则说明材料与氮有较强作用力(І型，ІІ型，Ⅳ型)，较多微孔存在时由于微孔内强吸附势，吸附曲线起始时呈І型；低压端偏X轴说明与材料作用力弱(ІІІ型，Ⅴ型)。
N2吸脱附曲线说明
N2吸脱附曲线说明计算氮等温吸附和解吸的比表面积和孔径分布的几点注意事项我们获得的数据只是真实的吸收-解吸曲线。
比表面积、孔径分布、孔容等都是主观和人为的数据。
经常听到一些学生说要做一个BET，但他们实际做的不是BET，而是氮气等温吸附-解吸曲线。
BET(Brunauer-Emmet-Teller)只处理N2-N2-吸附等温线中p/p0=0.05~0.35之间的一小段，用著名的BET公式获得单层吸附数据Vm，然后根据它计算比表面积，如此而已。
◆六种吸附等温线几乎每一本类似的参考书都会提到前五类是BDDT(布鲁纳-戴明-戴明-泰勒)。
首先，他们四个人把大量的等温线分成五类，而第六类台阶状的是星升。
每种类型都有一组语句。
事实上，可以理解，相对压力是X轴，氮吸附量是Y轴。
X轴相对压力大致分为三个部分:低压(0.0-0.1)、中压(0.3-0.8)和高压(0.90-1.0)。
那么吸附曲线为:低压端偏离y轴表明材料对氮气有很强的作用力。
类型？？类型，类型iv)，许多微孔由于微孔隙中的强吸附势，显示在吸附曲线的起点？类型；材料作用力(？)对低压端偏离x轴的解释较弱？？类型五)。
中压端主要是氮气在材料孔隙中的冷凝和积聚。
中孔分析来自这些数据，包括样品颗粒堆积产生的孔和有序或梯度中孔内的孔。
BJH方法基于本节获得的孔径数据。
高压段可以大致看出颗粒堆积的程度，如？如果模型最终上升，粒子可能不均匀。
通常，当相对压力约为0.99时，获得的总孔体积通常是氮吸附的冷凝值。
◆几个常数※液氮温度为77K时，液氮六方密堆积态氮分子的横截面积为0.162平方纳米，形成单层铺展时，单层厚度为0.354纳米※在标准温度和压力下冷凝1毫升氮气后(假设冷凝密度不变)，体积为0.001547毫升例如，当吸附曲线p/p0在下面的吸附图中最大时，如果氮气的吸附容量为约400毫升，可以看出总孔体积= 400 * 0.001547 = 400/654 =约0.61毫升STP占地4.354平方米/毫升的氮分子铺砌成单层。
氮气吸附法
2.吸附理论
I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 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（ <0.3，氮气吸附）微孔填 充不会观察到毛细管凝聚 现象。
❖ 在低压区吸附量少且不出 现B点，表明吸附剂和吸 附质之间的作用力相当弱
❖ 相对压力越高，吸附量越 多，表现出有孔填充
2.吸附理论
IV型等温线
❖ 介孔材料 ❖ 较低的相对压力下，单分
子层吸附 ❖ 较高的相对压力下，吸附
质发生毛细管凝聚 ❖ 所有孔发生凝聚后，吸附
只在远小于表面积的外表 面上发生，曲线平坦 ❖ 在相对压力接近1时，在大 孔上吸附，曲线上升
❖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
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 的气体分子在固体表面及孔隙 中的冷凝过程。
❖ – 可发生单层吸附,多层吸附
❖ – 非选择性吸附
❖ – 有可逆性
的直线范围一般是在p/p0 0.05-0.35之间。 *C常数与吸附质和表面之间作用力场的强弱有关。给定不同 的C值，并以v/vm对p/p0作图，就得到下图的一组曲线。
BET法
常数c作参数，以吸附重量或 吸附体积（W/Wm或V/Vm） 对x=P/P0作图。 a)c﹥2 ， II型吸附等温线; b)c﹤2， III型吸附等温线 BET公式适用比压范围: 0.05≤x≤0.35
空分制氮工艺的能耗优化策略
空分制氮工艺的能耗优化策略摘要随着工业生产的快速发展，空分制氮工艺在石油、化工、钢铁等行业中的应用日益广泛。
然而，传统的空分制氮工艺存在能耗高、效率低的问题，亟须进行能耗优化以满足可持续发展的要求。
本文首先介绍了空分制氮的基本原理以及整个工艺流程，然后重点探讨了空分制氮工艺能耗优化的策略，包括理论优化、技术优化和管理优化三个层面。
本文的研究不仅为工业气体生产提供了实用的能耗优化方案，也为相关领域的技术进步和产业升级提供了理论支持。
关键词：空分制氮；工艺；能耗优化一、引言随着工业化的快速发展，氮气作为一种重要的工业气体，在诸多领域得到了广泛应用。
空分制氮工艺，作为获取氮气的主要方法，其能耗问题一直是工业气体生产行业关注的焦点。
传统的深冷空分制氮技术虽然成熟可靠，但在能源消耗和成本控制方面存在一定的局限性。
因此，对现有空分制氮工艺进行能耗优化，提高其能效和经济性，对于推动工业气体行业的绿色发展具有重要意义。
二、空分制氮工艺概述2.1 空分制氮的基本原理空分制氮的原理基于空气中氮气和氧气的差异化，利用吸附剂对气体的吸附和解吸作用进行分离。
（1）吸附剂：在空分制氮中，吸附剂扮演着至关重要的角色。
常见的吸附剂包括活性炭和分子筛，它们能够根据气体的分子特性进行选择性吸附。
（2）吸附过程：空分制氮通过吸附和解吸两个连续的阶段来分离氮气和氧气。
在吸附阶段，空气通过吸附剂床，氮气由于分子尺寸较大、极性较低，因此被优先吸附；而氧气则由于极性较高，吸附能力较弱。
在解吸阶段，通过改变温度或压力等条件，吸附剂释放出吸附的气体。
（3）分离原理：空分制氮的分离机制建立在吸附剂对氮气和氧气吸附能力差异的基础上。
由于氮气更易被吸附，而氧气相对容易被解吸，通过控制吸附和解吸的条件，可以有效地将氮气和氧气分离。
2.2 空分制氮工艺流程（1）空气压缩及净化：空气首先通过过滤器去除灰尘和机械杂质，然后被空气压缩机加压到特定压力。
加压后的空气流经空气冷却塔，降低温度并去除游离水。
氮气吸附-2
Sg: 被测样品比表面积 (m2/g) Vm: 标准状态下氮气分子单层饱和吸附量 （ml） Am: 氮分子等效最大横截面积（密排六方理 论值Am = 0.162 nm2） W: 被测样品质量（g） N: 阿佛加德罗常数 （6.02x1023） 代入上述数据，得到氮吸附法计算比表面积 的基本公式：
由上式可看出，准确测定样品表面单层饱和 吸附量Vm是比表面积测定的关键。
固体表面吸附
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。
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。
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。
化学吸附
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。
气体吸附法测定比表面积原
氮气吸附法(等温吸附)课件
Freundlich方程
Freundlich方程是一种经验公式，用于描述等温吸附行 为。
Freundlich方程可以用来估算最大吸附量、吸附强度和 吸附容量等参数。
Freundlich方程假设吸附剂表面具有非均匀性，且吸附 分子之间存在相互作用。
混合气体氮气吸附技术
利用混合气体代替单一氮气作为吸附剂，提高吸附剂的吸附容量和 选择性。
氮气吸附法的发展趋势
纳米尺度吸附剂
利用纳米技术制备具有高比表面 积和孔容的纳米级吸附剂，提高
吸附性能。
复合功能化吸附剂
通过表面修饰和功能化改性，制备 具有特定功能的复合型吸附剂，满 足特定应用需求。
智能化吸附技术
氮气吸附法的应用领域
01
02
03
材料科学
用于研究材料的表面性质 和孔结构，如催化剂、分 子筛、活性炭等。
能源领域
用于研究储氢材料、电池 电极材料等的表面性质和 孔结构。
环境科学
用于研究土壤、水体等的 污染程度和治理效果。
氮气吸附法的优缺点
优点
测量精度高、适用范围广、可测 量材料的比表面积、孔径分布和 孔容等参数。
。
BET方程适用于多分子层吸附 ，尤其在相对压力接近1时更
为准确。
Langmuir方程
Langmuir方程是等温吸附理论中的 一种，适用于单分子层吸附。
Langmuir方程可以用来计算饱和吸 附量、吸附平衡常数等参数。
Langmuir方程假设吸附剂表面是有 限的，且每个吸附位点只能吸附一个 分子。
03
实验操作与设备
N2吸脱附曲线说明
地分为低压(0.0-0.1 )、中压(0.3-0.8)、高压(0.90-1.0 )三段。
那么吸附曲线在： 低压端偏Y 轴则说明材料与氮有较强作用力(?型，？?型，"型)，较多微孔存在时由于微关于氮气等温吸脱附计算比表面积、孔径分布的若干说明我们拿到的数据，只有吸脱附曲线是真实的， 比表面积、孔径分布、孔容之类的都是带有主 观人为色彩的数据。
经常听到有同学说去做个 BET ,其实做的不是BET ,是氮气等温吸脱附曲线，BET ( Brunauer-Emmet-Teller )只是对 N2-Sorption isotherm 中 p/p0=0.05~0.35 之 间的一小段用传说中的 BET 公式处理了一下，得到单层吸附量数据 Vm ，然后据此算出比表面积，如此而已。
♦六类吸附等温线类型几乎每本类似参考书都会提到，前五种是 BDDT(Bru nauer-Demi ng-Demi ng-Teller) 分类，先由此四人将大量等温线归为五类，阶梯状的第六类为 Sing 增加。
每一种类型都会有一套说法，其实可以这么理解，以相对压力为X 轴，氮气吸附量为Y 轴，再将X 轴相对压力粗略孔内强吸附势，吸附曲线起始时呈？型；低压端偏X 轴说明与材料作用力弱（???型，V型）。
中压端多为氮气在材料孔道内的冷凝积聚，介孔分析就来源于这段数据，包括样品粒子堆积产生的孔，有序或梯度的介孔范围内孔道。
BJH方法就是基于这一段得出的孔径数据；高压段可粗略地看出粒子堆积程度，如？型中如最后上扬，则粒子未必均匀。
平常得到的总孔容通常是取相对压力为0.99左右时氮气吸附量的冷凝值。
♦几个常数探液氮温度77K时液氮六方密堆积氮分子横截面积0.162平方纳米，形成单分子层铺展时认为单分子层厚度为0.354nm探标况（STP）下1mL氮气凝聚后（假定凝聚密度不变）体积为0.001547mL 例：如下面吸脱附图中吸附曲线p/p0最大时氮气吸附量约为400 mL,则可知总孔容=400*0.001547 = 400/654 =约0.61mL探STP每mL氮气分子铺成单分子层占用面积 4.354平方米例: BET方法得到的比表面积则是S/（平方米每克）=4.354*Vm，其中Vm由BET方法处理可知Vm=1/（斜率+截距）♦以SBA-15分子筛的吸附等温线为例加以说明450100此等温线属IUPAC分类中的IV型，H1滞后环。
N2吸脱附曲线说明
关于氮气等温吸脱附计算比概况积、孔径分布的若干说明之杨若古兰创作我们拿到的数据，只要吸脱附曲线是真实的，比概况积、孔径分布、孔容之类的都是带有客观人为色彩的数据.经常听到有同学说去做个BET，其实做的不是BET，是氮气等温吸脱附曲线，BET（Brunauer-Emmet-Teller）只是对N2-Sorption isotherm中p/p0=0.05~0.35之间的一小段用传说中的BET公式处理了一下，得到单层吸附量数据Vm，然后据此算出比概况积，如此而已.◆六类吸附等温线类型几乎每本类似参考书都会提到，前五种是BDDT(Brunauer-Deming-Deming-Teller)分类，先由此四人将大量等温线归为五类，阶梯状的第六类为Sing添加.每一品种型都会有一套说法，其实可以这么理解，以绝对压力为X轴，氮气吸附量为Y轴，再将X轴绝对压力粗略地分为低压（0.0-0.1）、中压(0.3-0.8)、高压（0.90-1.0）三段.那么吸附曲线在：低压端偏Y轴则说明材料与氮有较强感化力(І型，ІІ型，Ⅳ型)，较多微孔存在时因为微孔内强吸附势，吸附曲线起始时呈І型；低压端偏X轴说明与材料感化力弱(ІІІ型，Ⅴ型). 中压端多为氮气在材料孔道内的冷凝积聚，介孔分析就来源于这段数据，包含样品粒子堆积发生的孔，有序或梯度的介孔范围内孔道.BJH方法就是基于这一段得出的孔径数据；高压段可粗略地看出粒子堆积程度，如І型中如最初上扬，则粒子未必均匀.平常得到的总孔容通常是取绝对压力为0.99摆布时氮气吸附量的冷凝值.◆几个常数※※※ STP每mL氮气例：BET方法得到的比概况积则是S/(平方米每克)＝4.354*Vm，其中Vm由BET方法处理可知Vm=1/(斜率＋截距)◆以SBA-15分子筛的吸附等温线为例加以说明此等温线属IUPAC 分类中的IV型，H1滞后环.从图中可看出，在低压段吸附量平缓添加，此时N2 分子以单层到多层吸附在介孔的内概况，对有序介孔材料用BET方法计算比概况积时取绝对压力p/p0 = 0.10~0.29比较适合.在p/p0 =0.5~0.8摆布吸附量有一突增.该段的地位反映了样品孔径的大小，其变更宽窄可作为衡量中孔均一性的根据.在更高p/p0时有时会有第三段上升，可以反映出样品中大孔或粒子堆积孔情况.由N2-吸脱附等温线可以测定其比概况积、孔容和孔径分布.对其比概况积的分析普通采取BET （Brunauer-Emmett-Teller）方法.孔径分布通常采取BJH （Barrett-Joiner- Halenda）模型.◆Kelvin方程Kelvin方程是BJH模型的基础，由Kelvin方程得出的直径加上液膜厚度就是孔道直径.曲折液面曲率半径R‘＝2γVm/，若要算曲折液面发生的孔径R，则有R’Cosθ＝R，因为分歧材料的接触角θ分歧，下图给出的不考虑接触角情况曲折液面曲率半径R‘和绝对压力p/po对应图：◆滞后环※滞后环的发生缘由这是因为毛细管凝聚感化使N2 分子在低于常压下冷凝填充了介孔孔道，因为开始发生毛细凝结时是在孔壁上的环状吸附膜液面上进行，而脱附是从孔口的球形弯月液面开始，从而吸脱附等温线不相重合，常常构成一个滞后环.还有另外一种说法是吸附时液氮进入孔道与材料之间接触角是前进角，脱附时是后退角，这两个角度分歧导导致用Kelvin方程时出现差别.当然有可能是二者的共同感化，个人倾向于认同前者，至多直觉上（玄乎？）前者说得通些.※滞后环的品种滞后环的特征对应于特定的孔结构信息，分析这个比较考验对Kelvin方程的理解.H1是均匀孔模型，可视为直筒孔便于理解.但有些同学在解谱时会说由H1型滞后环可知SBA-15具有有序六方介孔结构，这是错误的说法.H1型滞后环可以看出有序介孔，但是否是六方、四方、三角就不晓得了，六方是小角XRD看出来的东西，这是明显的张冠李戴；H2比较难解释，普通认为是多孔吸附质或均匀粒子堆积孔形成的，多认为是“ink bottle”，等小孔径瓶颈中的液氮脱附后，束缚于瓶中的液氮气体会突然逸出；H3与H4比拟高压端吸附量大，认为是片状粒子堆积构成的狭缝孔；H4也是狭缝孔，区别于粒子堆集，是一些类似由层状结构发生的孔.※中压部分有较大吸附量但不发生滞后环的情况在绝对压力为0.2-0.3摆布时，根据Kelvin方程可知孔半径是很小，无效孔半径只要几个吸附质分子大小，不会出现毛细管凝聚景象，吸脱附等温线重合，MCM-41孔径为2、3个nm时有序介孔吸脱附其实不出现滞后环.◆介孔分析通常采取的都是BJH模型（Barrett-Joiner- Halenda），是Kelvin方程在圆筒模型中的利用，适用于介孔范围，所得结果比实际偏小. 针对MCM-41、SBA-15孔结构分析的具更高精度的KJS （Kruk-Jaroniec-Sayari）及其批改方法，KJS出来时用高度有序的MCM41为材料进行孔分析，结合XRD结果，得出了比BJH有更高精度的KJS方程，适用孔径分析范围在2-6.5nm之间.后来又做了推广，使之有较大的适用范围，可用于SBA-15孔结构(4.6-30nm)的表征.◆关于t-Plot和αs方法是对整条吸附或脱附曲线的处理方法，t-Plot可理解为thickness图形法，以氮气吸附量对单分子层吸附量作图，凝聚时构成的吸附膜平均厚度是平均吸附层数乘以单分子层厚度(0.354nm)，比概况◆微孔分析含微孔材料的微孔分析对真空度，控制零碎，温度传感器有分歧的请求，测试时间也比较长，时间可能是普通样品的十倍甚至二十倍.因为微孔尺寸和探针分子大小相差无限，部分微孔探针分子尚不克不及进入，解析方法要根据分歧的样品来定，须要时可借鉴相干文献方法来参考，再则本人做一批样品采取的是一种分析方法，结果的趋势多半是准确的.此刻用一种模型来分析所有范围的孔径分布还是有些困难，非线性密度泛涵理论（NLDFT）听说是可以，但论文中采取的较少.★送样提醒★明确测试目的：比概况积和孔结构对活性中间分布，反应物产品停留发生影响，因焙烧温度等处理导致比概况分歧等情况，不要没事随便做个比概况的孔分布看看. 基本上以做实验时所用的形态为准，烘干送样，要说明样品品种，大约比概况积，普通要提供够100平方米概况积的样品(如活性炭比概况普通是700摆布，则提供0.2g足够).如果平时所用催化剂是成型后再做反应，则成型后送样，如许结果比较客观.分子筛样品普通不必成型，特别是介孔分子筛成型时则不克不及用较大压力，否则辛辛劳苦做出来可能毁于一压.◆论坛相干帖子，感谢各位！。
n2吸附-解吸等温线和孔径分布曲线
标题：探寻n2吸附-解吸等温线和孔径分布曲线的奥秘在现代化学和材料科学领域中，n2吸附-解吸等温线和孔径分布曲线的研究至关重要。
它们不仅可以帮助我们了解材料的孔隙结构和表面性质，还可以在吸附储能、分离和催化等方面发挥重要作用。
1. n2吸附-解吸等温线n2吸附-解吸等温线是指在不同温度下，n2气体在固体表面吸附和解吸的过程所形成的曲线。
通过对这些曲线的分析，我们可以获得材料的比表面积、孔体积和孔径分布等重要参数。
在实际应用中，这些参数对于评估材料的吸附性能、储能能力和分离效率非常重要。
2. 孔径分布曲线孔径分布曲线是指材料中孔隙尺寸的分布情况。
通过对孔径分布曲线的分析，我们可以了解材料中微孔、介孔和大孔的分布情况，进而指导材料的设计和应用。
对于催化剂来说，孔径分布的合理设计可以调控反应物质的扩散和表面反应速率，从而提高催化性能。
3. n2吸附-解吸等温线和孔径分布曲线的关系n2吸附-解吸等温线和孔径分布曲线之间存在着密切的关系。
通过对这两者的综合分析，可以更全面地了解材料的孔隙结构和表面性质。
当n2吸附-解吸等温线呈现出明显的等温吸附、多层吸附等特征时，可以反映出材料具有丰富的孔隙结构，而孔径分布曲线则可以帮助我们定量地描述这些孔隙的分布情况。
4. 个人观点和理解在我看来，n2吸附-解吸等温线和孔径分布曲线的研究不仅可以帮助我们理解材料的微观结构，还可以为材料设计和应用提供重要指导。
在未来的研究中，我希望能够更深入地探索这两者之间的关系，寻求新的分析方法和应用途径，为化学和材料科学的发展贡献自己的力量。
总结回顾通过本文的介绍，我们了解了n2吸附-解吸等温线和孔径分布曲线在化学和材料科学中的重要性和应用价值。
它们不仅是评估材料性能的重要手段，还可以为材料设计和应用提供重要指导。
我们也探讨了这两者之间的密切关系，并共享了个人对于这一主题的理解和展望。
在深入研究和实践中，相信我们可以更全面、深刻和灵活地认识n2吸附-解吸等温线和孔径分布曲线的奥秘，为材料科学的发展做出更大的贡献。
氮气吸附法(等温吸附)..
H3和H4型迟滞回线
形状和尺寸均匀的孔呈现H4迟 滞环 H4也是狭缝孔，区别于粒子堆 集，是一些类似由层状结构产 生的孔。 开始凝聚时，由于气液界面是 大平面，只有当压力接近饱和 蒸汽压时才发生毛细凝聚（吸 附等温线类似Ⅱ型）。蒸发时 ，气液界面是圆柱状，只有当 相对压力满足 时，蒸发才能开始。
H3和H4型迟滞回线
狭缝状孔道 非均匀的孔呈现H3迟滞环 H3与H4相比高压端吸附量大 ，认为是片状粒子堆积形成的 狭缝孔； 只有当压力接近饱和蒸汽压时 才开始发生毛细孔凝聚，蒸发 时，由于板间不平行，Kelvin 半径是变化的，因此，曲线并 不像平行板孔那样急剧下降， 而是缓慢下降。
2.吸附理论
毛细管凝结现象
根据Kelvin公式，凹液面 上的蒸汽压小于平液面上 的饱和蒸汽压，所以在小 于饱和蒸汽压时就有可能 在凹液面上发生蒸汽的凝 结，发生这种蒸汽凝结的 作用总是从小孔向大孔， 随着气体压力的增加，发 生气体凝结的毛细孔越来 越大，这种现象被称为毛 细凝结现象。
孔的毛细效应对 吸附等温线的影响
4.微孔结构分析
b.吸附能与平均孔宽的计算
苯作为参比吸附质时:
吸附能:
E T 6289 k
1 2
平均孔宽:
式中:
wadv T 4.25 10 k
6
12
M M ref ref
M, Mref分别为吸附质和参比吸附质的相对分子量; ρ ,ρ ref分别为吸附质和参比吸附质在吸附温度T时的液体密度; k为D-R图的斜率.
H1型迟滞回线
均匀大小且形状规则 的孔 吸附时吸附质一层一 层的吸附在孔的表面 （孔径变小）
脱附时为弯月面