吸附基本概念

第一讲吸附基本概念1.1.1发展历史

吸附剂及其应用的发展：

1773年，木炭吸附气体，沸石分子筛的发现及应用新型有序介孔材料。

吸附理论的发展：

1917年，Langmuir方程；

BET方程、Kelvin方程、DA方程等。1.1.2基本概念

吸附吸附（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。

吸附剂（Adsorbent）具有吸附作用的物质。吸附质（adsorbate）被吸附的物质。吸附剂与吸附质1.1.2基本概念

吸附等温线（adsorptionisotherm）温度一定时，吸附量与压力（气相）或浓度（液相）的关系。

吸附等压线（adsorptionisobar）压力一定时，吸附量与温度的关系。

吸附定量线（adsorptionisostere）吸附量一定时，压力与温度的关系。

吸附质离开界面引起吸附量减少的现象称为脱附（desorption）。理想表面非理想表面

固体表面MCM-41有序介孔材料的透射电镜图（TEM）

活性炭的TEM图（椰壳基和石油焦基）孔IUPAC

分类：微孔（micropore）:<2.0nm中孔

(mesopore):2.0-50nm大孔

(macropore):>50nm

1.6密度

真密度：质量除以不包括孔容积（但包括闭孔孔容）在内的体积得到的密度。表观密度：质量处以包括孔容积在内的体积得到的密度。容积密度（堆密度）：质量处以包含粉末粒子间隙的体积得到的密度。

真密度测量参考文献1、F.Rouquerol,J.Rouquerol,K.Sing,Adsorptionbypowdersandporoussolids,AcademicPress,19992、DuongD.Do.Adsorptionanalysis:equilibriaandkinetics.ImperialCollegePress,19983、J.Toth.Adsorptiontheory,modeling,andanalysis.NewYork:MarcelDekker,Inc,2002,175叶振华，化工吸附分离工程，1992R.T.Yang,吸附法气体分离，1991严继民，吸附与凝聚，1986色散力偶极子作用四极子作用1.2吸附作用范德华力（vanderwaals

）静电力氢键表面修饰势能曲线U(r)

Lenard－Jones公式色散力2.2偶极子相互作用色散力>偶极子作用>四极子作用

r-32.3四极子相互作用在吸附质和吸附剂之间或吸附剂相互之间也产生静电引力或斥力。当固体表面有酸性位或碱性位时，表面就带正电荷或负电。这种表面在溶液中就会发生离子交换。静电力

氢键

羟基-OH、羧基-COOH、磺酸基-SO3H、氨基-NH2

等官能团

HO、S、N、F、Cl氢键作用力是范德华力的5-10倍。表面修饰活性炭BY-2化学改性后的表面性质和储氢容量样品BY-2BY-2-HNO3BY-2-H3PO4BY-2-NH3H2OBY-2-HFn(mmol/g)a3.483.502.863.613.67(m2/g)19641834179420612001灰分含量(%)3.921.040.983.921.9孔容(cm3/g)0.981.000.921.011.04m(总含氧官能团)mmol/g2.273.462.151.091.59m(-COOH)0.481.351.360.440.89m(-COOR)0.480.170.070.340.02m(酚羟基)1.271.810.700.280.02m(醌型羰基)0.040.130.0230.030.66氧气在活性炭上吸附等温线1.3吸附等温线n=f(T，p)3.1吸附等温线的类型

等温线的形状反应了固体表面性质、孔结构和气－固分子之间的作用力的特性。Ⅰ型等温