第三章吸附等温线

第三章吸附等温线第一页，共六十二页，编辑于2023年，星期四n=f(T，p，E)

n=f(T，p)温度一定

第二页，共六十二页，编辑于2023年，星期四氧气在活性炭上吸附等温线第三页，共六十二页，编辑于2023年，星期四3.1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。第四页，共六十二页，编辑于2023年，星期四第五页，共六十二页，编辑于2023年，星期四Ⅰ型等温线化学吸附，单分子层，极限吸附量微孔吸附剂，孔填充超临界吸附第六页，共六十二页，编辑于2023年，星期四Ⅱ型和Ⅲ型等温线无孔固体，开放表面，表面覆盖机理第七页，共六十二页，编辑于2023年，星期四Ⅳ和Ⅴ型等温线中孔凝聚第八页，共六十二页，编辑于2023年，星期四Ⅵ类等温线均匀表面，每一台阶相当于吸满一层分子第九页，共六十二页，编辑于2023年，星期四3.2吸附的经典理论

Henry方程

Freundlich方程

单分子层吸附理论•Langmuir方程多分子层吸附理论•BET方程毛细孔凝聚理论•Kelvin方程微孔填充理论•DR方程第十页，共六十二页，编辑于2023年，星期四3.2.1Henry方程吸附量与平衡压力满足过原点的线性关系

n=kp

k是Henry常数

第十一页，共六十二页，编辑于2023年，星期四3.2.2Freundlich方程Henry方程的扩展

n=kp1/m当m＝1时回归Henry方程

线性形式

lgn=lgk+(1/m)lgp第十二页，共六十二页，编辑于2023年，星期四3.2.3单分子层吸附理论-Langmuir

方程（Langmuir，1916）基本观点第十三页，共六十二页，编辑于2023年，星期四Langmuir方程建立的3个假设开放表面，均一表面定位吸附一个吸附位只容纳一个吸附质分子

第十四页，共六十二页，编辑于2023年，星期四Langmuir方程第十五页，共六十二页，编辑于2023年，星期四线性形式第十六页，共六十二页，编辑于2023年，星期四应用与局限第十七页，共六十二页，编辑于2023年，星期四第十八页，共六十二页，编辑于2023年，星期四3.2.4多分子层吸附理论-BET方程

（Brunaueretal,1938）基本观点第十九页，共六十二页，编辑于2023年，星期四BET方程建立的几个假设：

*理想表面，定位吸附

*第一层的吸附热是常数，第二层以

后各层的吸附热都相等并等同于凝

聚热

*吸附是无限层

第二十页，共六十二页，编辑于2023年，星期四多分子层吸附模型

θ0θ1θ2θ3第二十一页，共六十二页，编辑于2023年，星期四

气体分子在第零层上吸附形成第一层的速度等于第一层脱附形成第零层的速度：┆为了简化方程，BET引进两个假设：

假设1：

假设2：

方程的推导第二十二页，共六十二页，编辑于2023年，星期四其中，

，对(1)式进行数学处理，即得

BET方程（1）第二十三页，共六十二页，编辑于2023年，星期四BET方程对Ⅱ型和Ⅲ型等温线的解释C>1时，即E1>El，Ⅱ型等温线C较小时，即E1>El，Ⅲ型等温线研究表明(Jones，1951)：C＝2是临界点第二十四页，共六十二页，编辑于2023年，星期四第二十五页，共六十二页，编辑于2023年，星期四BET方程计算比表面积BET方程的线性形式p/p0在0.05-0.35之间成立第二十六页，共六十二页，编辑于2023年，星期四ACF第二十七页，共六十二页，编辑于2023年，星期四炭纸第二十八页，共六十二页，编辑于2023年，星期四关于am的几点说明第二十九页，共六十二页，编辑于2023年，星期四各种吸附质分子的占有面积第三十页，共六十二页，编辑于2023年，星期四BET方程的局限性关于表面均一性的假设忽略同层分子之间的作用力关于E1是常数的假设

第三十一页，共六十二页，编辑于2023年，星期四BET方程的改进

N层吸附BET方程为：第三十二页，共六十二页，编辑于2023年，星期四3.2.5毛细孔凝聚理论-Kelvin方程第三十三页，共六十二页，编辑于2023年，星期四设一单组分体系，处于气（）液（）两相平衡中。此时，气液两相的化学势相等：如果给其一个微小的波动，使得体系在等温条件下，从一个平衡态变化至另一个平衡态。则根据（12）式有：

(13)(14)将（13）式带入上式得到：

因此，（14）式可以写做：

(15)第三十四页，共六十二页，编辑于2023年，星期四Kelvin方程：

第三十五页，共六十二页，编辑于2023年，星期四关于Kelvin方程的几点说明*Kelvin方程给出了发生毛细孔凝聚现象时孔尺寸与相对压力之间的定量关系*毛细孔凝聚与多分子层吸附不是两个独立的过程*关于Kelvin半径第三十六页，共六十二页，编辑于2023年，星期四第三十七页，共六十二页，编辑于2023年，星期四Kelvin方程对Ⅳ和Ⅴ型等温线的解释第三十八页，共六十二页，编辑于2023年，星期四发生毛细孔凝聚时孔尺寸与相对压力的关系（77KN2吸附）

r(nm)p(tor)p/p01251020252974756306917257320.3910.6250.8290.9090.9540.963第三十九页，共六十二页，编辑于2023年，星期四吸附滞后现象第四十页，共六十二页，编辑于2023年，星期四球形圆柱形第四十一页，共六十二页，编辑于2023年，星期四几种常见的吸附回线第四十二页，共六十二页，编辑于2023年，星期四第四十三页，共六十二页，编辑于2023年，星期四第四十四页，共六十二页，编辑于2023年，星期四第四十五页，共六十二页，编辑于2023年，星期四E类回线：典型的例子是具有“墨水瓶”结构的孔。如在r处凝聚：如在R处凝聚：＜＞第四十六页，共六十二页，编辑于2023年，星期四3.2.6Polanyi吸附势理论吸附势ε将1mol气体从主体相吸引到吸附空间（吸附相）所作的功。第四十七页，共六十二页，编辑于2023年，星期四吸附空间剖面图第四十八页，共六十二页，编辑于2023年，星期四吸附势的计算公式：第四十九页，共六十二页，编辑于2023年，星期四如果吸附温度远低于气体的临界温度，设气体为理想气体，吸附相为不可压缩的饱和液体，则吸附势可表示为：第五十页，共六十二页，编辑于2023年，星期四吸附相体积对吸附势的分布曲线具有温度不变性。特征曲线第五十一页，共六十二页，编辑于2023年，星期四活性炭吸附CO2的特征曲线第五十二页，共六十二页，编辑于2023年，星期四为什么Polanyi吸附势理论不能用于超临界吸附？第五十三页，共六十二页，编辑于2023年，星期四3.2.7微孔填充理论和DR方程第五十四页，共六十二页，编辑于2023年，星期四微孔内的势场

第五十五页，共六十二页，编辑于2023年，星期四表面覆盖(surfacelayering)

微孔填充(porefilling)第五十六页，共六十二页，编辑于2023年，星期四D-R方程第五十七页，共六十二页，编辑于2023年，星期四DR标绘~第五十八页，共六十二页，编辑于2023年，星期四DA方程第五十九页，共六十二页，编辑于2023年，星