胶体与表面化学-第五章常用吸附剂的结构、性能和改性

2024/1/18第五章

常用吸附剂多孔物质的物理结构的测定方法常见吸附剂的结构与性能固体表面的改性和应用第一节多孔物质的物理性质密度123平均孔半径4比表面积孔体积孔径分布56粒度第一节多孔物质的物理性质密度

V堆=V隙+V孔+

V骨

堆密度d堆颗粒密度d颗骨架密度d真第一节多孔物质的物理性质密度堆密度振实密度仪(堆密度仪)第一节多孔物质的物理性质密度颗粒密度第一节多孔物质的物理性质密度颗粒密度第一节多孔物质的物理性质密度真密度第一节多孔物质的物理性质密度真密度第一节多孔物质的物理性质比表面积气体吸附法溶液吸附法第一节多孔物质的物理性质比表面积气体吸附法第一节多孔物质的物理性质比表面积气体吸附法GB/T19587-2004《气体吸附BET法测定固体物质比表面积》。第一节多孔物质的物理性质比表面积溶液吸附法第一节多孔物质的物理性质孔体积CCl4吸附法密度法第一节多孔物质的物理性质孔体积密度法第一节多孔物质的物理性质孔体积CCl4吸附法直接测量单位质量孔性固体的孔全部被四氯化碳充满时所需四氯化碳的质量，根据实验温度下四氯化碳的密度可计算出其体积，即为固体比孔容为避免在相对压力近于1时孔性固体颗粒间发生四氯化碳的凝结，常用低蒸气压液体(如十六烷)与四氯化碳混合使用，用量以使四氯化碳相对压力约为0.95为宜。第一节多孔物质的物理性质孔体积CCl4吸附法第一节多孔物质的物理性质平均孔半径多孔物中孔的形状极为复杂，形状极不规则孔的立体结构更复杂，为了研究方便一般假定为圆柱状。第一节多孔物质的物理性质平均孔半径第一节多孔物质的物理性质孔径分布多孔物孔径的分布是不均匀的而要了解多孔物的孔结构的全貌，就必须测定样品的孔径分布气体或蒸气吸附法压汞法第一节多孔物质的物理性质孔径分布气体或蒸汽吸附法r越小，pr越小r越大，pr越大第一节多孔物质的物理性质孔径分布气体或蒸汽吸附法在吸附过程中，在较低的压力下，蒸汽在半径较小的孔中先凝聚；在较高的压力下，在半径较大的孔中接着发生凝聚，直到达到饱和蒸汽压时才在孔的平坦部分凝聚。第一节多孔物质的物理性质孔径分布气体或蒸汽吸附法r%吸附总量即为半径小于某一数值的孔内所凝聚的液体总量，利用KeLvin公式可以找出在某一蒸气压力下哪些孔发生凝聚，这样便可找出凝聚液体的体积和孔半径的关系．第一节多孔物质的物理性质孔径分布气体或蒸汽吸附法吸附量/压力吸附量/孔径孔径分布Kelvin公式曲线的最大值表示半径为r0的孔在此吸附剂中所占的比例最大，故常称为“最可几孔半径”。吸附滞后：指在脱附过程中，脱附曲线和吸附曲线有一部分不重合。第一节多孔物质的物理性质第一节多孔物质的物理性质对于一端封闭的圆柱形或平行板状的孔，不产生吸附滞后现象。第一节多孔物质的物理性质第一节多孔物质的物理性质对于两端开口的圆柱形或平行板状的孔P吸>P脱，产生滞后现象第一节多孔物质的物理性质对于墨水瓶状的孔P吸>P脱，产生滞后现象在吸附过程中，Pb>Pa,随着压力的升高小瓶被逐渐充满。随着压力的降低，开始脱吸附，但脱吸附是从瓶口开始的，在Pb>P>Pa时，液体不蒸发，只有降到Pa时才能完全脱吸附第一节多孔物质的物理性质第一节多孔物质的物理性质孔径分布压汞法第一节多孔物质的物理性质孔径分布压汞法第一节多孔物质的物理性质孔径分布压汞法第一节多孔物质的物理性质粒度筛分分析法将一套适当目数的筛子上下相叠，网孔由上至下逐层变小，将称重后的样品倒入最上层的筛子后在电动震动机上进行筛分。为防止样品粘在筛子上，测定前必须保证各类型样品的湿度符合要求。震动一定时间后称量每个筛子里样品的重量，算出粒度百分数第一节多孔物质的物理性质显微镜法粒度不同的放大倍数，1格代表不同的长度第一节多孔物质的物理性质显微镜法粒度可测定粒子所占格数一般统计200-300个粒子（N）统计每种大小粒子的例子个数的多少（ni）第一节多孔物质的物理性质粒度显微镜法第一节多孔物质的物理性质粒度显微镜法用显微镜放大颗粒，然后通过数字摄像机和计算机数字图像处理技术分析颗粒大小和形貌能给出不同等效原理的粒度分布能直接观察颗粒分散状况、粉体样品的大致粒度范围、是否存在低含量的大颗粒或小颗粒情况等等并增加了详细的圆度分析功能第一节多孔物质的物理性质粒度显微镜法第一节多孔物质的物理性质粒度沉降分析法第一节多孔物质的物理性质粒度激光散射粒度仪第一节多孔物质的物理性质粒度第二节常用吸附剂的结构与性能第二节常用吸附剂的结构与性能硅胶细孔硅胶：平均半径在1-2nm以下中孔硅胶（B型硅胶）：孔半径在2—4nm范围内粗孔硅胶：4-5nm以上特细孔硅胶：低于0.2-0.26nm特粗孔硅胶(即目前所谓的扩孔硅胶)：超过10nm硅胶的分类第二节常用吸附剂的结构与性能硅胶硅胶的表面结构和性能硅胶的骨架(Si02)是以硅原子为中心、氧原子为顶点的Si—O四面体在空间不太规则地堆积而成的无定形体。Si02一旦和湿空气接触，其表面上的硅原子就和水“反应”，产生羟基，这就是化学吸附的水。除此之外，表面上也有物理吸附水。第二节常用吸附剂的结构与性能硅胶硅胶的表面结构和性能第二节常用吸附剂的结构与性能活性氧化铝

活性氧化铝是具有吸附和催化性能的多孔大表面氧化铝。它广泛用作炼油、橡胶、化肥、石油化工中的吸附剂、干燥剂、催化剂或裁体、除氟剂。第二节常用吸附剂的结构与性能活性炭活性炭是一种多孔性含碳物质，具有很强的吸附能力。它主要由各种有机物质(如木、煤、果核、果壳等)经炭化和活化制成的。。第二节常用吸附剂的结构与性能活性炭第二节常用吸附剂的结构与性能吸附树脂吸附树脂是一种不含离子交换基团的高交链度体型高分子珠粒，其内部拥有分子水平的孔道，提供扩散通道和吸附场所它的特点是容易再生，可反复使用。第二节常用吸附剂的结构与性能吸附树脂第二节常用吸附剂的结构与性能吸附树脂第二节常用吸附剂的结构与性能黏土是岩石经过风化作用形成的。粘土成份相当复杂，组成粘土矿的主要元素是硅、氧和铝，粘土中还常含有石灰石、石膏、氧化铁和其它盐类。第二节常用吸附剂的结构与性能黏土吸附角度吸附土活性白土酸性白土非吸附土高岭土第二节常用吸附剂的结构与性能黏土四种晶型高岭土蒙脱土凹凸棒土伊利土第二节常用吸附剂的结构与性能黏土第二节常用吸附剂的结构与性能硅藻土硅藻死后，它们坚固多孔的外壳—细胞壁也不会分解，而会沉于水底，经过亿万年的积累和地质变迁成为硅藻土。第二节常用吸附剂的结构与性能硅藻土硅藻土通常呈浅黄色或浅灰色，质软，多孔而轻，工业上常用来作为保温材料，过滤材料、填料、研磨材料、水玻璃原料及催化剂载体等。第二节常用吸附剂的结构与性能硅藻土第二节常用吸附剂的结构与性能分子筛分子筛是以SiO2和Al203为主要成分的结晶铝硅酸盐其晶体中有许多一定大小的空穴，空穴之间有许多直径相同的孔(又称“窗口”)相连。因它能将比孔径小的分子吸附到空穴内部，而把比孔径大的分子排斥在外面，起到筛分分子的作用，所以称为分子筛。第二节常用吸附剂的结构与性能分子筛第二节常用吸附剂的结构与性能分子筛第三节固体的表面改性及应用第三节固体的表面改性及应用为达到某种目的，任何使固体表面性质发生变化的各种措施（包括物理的或化学的）都可以认为是表面改性，俗称表面处理。

第三节固体的表面改性及应用1、用偶联剂处理改性方法与机理RSiX第三节固体的表面改性及应用2、表面覆盖改性方法与机理第三节固体的表面改性及应用3、等离子体处理改性方法与机理等离子，即物质的第四态，由部分电子被剥夺后的原子以及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气态物质。它的能量范围比气态、液体、固态物质都高。存在具有一定能量分布的电子、离子和中性粒子，在与材料表面的撞击时会将自己的能量传递给材料表面的分子和原子，产生一系列物理和化学过程。第三节固体的表面改性及应用3、等离子体处理改性方法与机理聚四氟乙烯(PTFE)塑料板浸润性很差，滴上的水珠成球形，浸润角达133度，做复合材料很难粘结。

经等离子体表面清洗和活化以后，聚四氟乙烯塑料板浸润性大大改善,滴上去的水滴马上就散开了

第三节固体的表面改性及应用改性效果的评价1、接触角当θ<90时，θ`<θ当θ>90时,θ`>θθθθ`Wenzel方程第三节固体的表面改性及应用2、黏度