吸附平衡及其影响因素

1、吸附平衡及其影响因素,主要内容,吸附平衡,当吸附质和吸附剂充分接触后，一方面吸附质被吸附剂吸附吸附过程 另一方面一部分已被吸附的吸附质由于热运动的结果，能够脱离吸附剂的表面，又回到流体相中去解吸（脱附）过程。,2、吸附平衡,当吸附速度和解吸速度相等时，即单位时间内吸附的数量等于解吸数量时，则吸附质在流体相中和吸附剂表面上的浓度都不再改变，此时称为达到吸附平衡。,1、吸附过程与解吸过程,吸附平衡,吸附平衡关系决定了吸附过程的方向和极限，是吸附过程的基本依据。 若流体中吸附质浓度高于平衡浓度，则吸附质将被吸附，若流体中吸附质浓度低于平衡浓度，则吸附质将被解吸，最终达吸附平衡，过程停止。,4、吸附过

2、程的方向和极限,单位质量的吸附剂所吸附的吸附质的质量，一般用q表示，单位mg/g 或g/g。 如果用V表示流体相体积，C0和C分别表示吸附前后吸附质的浓度，W表示吸附剂的质量，则：,3、吸附容量,吸附等温线与吸附等温方程,恒温下单位质量吸附剂的吸附容量Qe与流体相中吸附质的分压(或平衡浓度Ce)间的关系绘出的曲线称为吸附等温线。,表示吸附等温线的公式成为吸附等温方程,恒压下的平衡吸附量与温度的关系称之为吸附等压线,吸附等温线与吸附等温方程,1、吸附等温线,吸附等温线形式可归纳为六种基本类型,吸附等温线与吸附等温方程,2、吸附等温线特点,吸附等温线与吸附等温方程,吸附等温线与吸附等温方程,3、吸

3、附等温方程,朗格缪尔吸附模型假定条件为： a.分子或原子被吸附在吸附剂表面的一些固定的位置上； b.每个位置只能被一个分子或原子所占据； c.所有位置的吸附能都是一个常数(理想均匀表面)且被吸附的相邻分子或原子之间无相互作用,(1）Langmuir方程,吸附等温线与吸附等温方程,Langmuir 等温方程可以用于描述大多数类型的吸附等温。 另外，Langmuir 方程可以很好地表示出等温线在低压部分的特点。但是不适合高压部分，因为在较高分压情况下，吸附不能认为是单分子层吸附，同时需要考虑毛细管凝结现象。,吸附等温线与吸附等温方程,(2)、BET方程(Brunauer、Emmett、Teller

4、) BET模型假定条件： a、吸附剂表面上可扩展到多分子层吸附； b、被吸附组分之间无相互作用力，而吸附层之间的分子力为范德华力； c、吸附剂表面均匀； d、第一层的吸附热为物理吸附热，第二层以上为液化热； e、总吸附量为各层吸附量的总和；,在以上假设的基础上推导出BET二参数方程为:,BET 方程的优点是适用范围广，可适用于I、型等温线，但形式复杂。,吸附等温线与吸附等温方程,BET模型方程与Langmuir方程的联系?,吸附等温线与吸附等温方程,（3）、Freundlich(弗罗因德利希）方程 Freundlich 吸附公式是应用最早的经验公式之一，Freundlich 公式的数学表达式为

5、：,将两边取对数得,式中: q达到吸附平衡时的平衡吸附量； Pi 平衡时被吸附组分在气相中的分压，Pa； k、n与吸附剂的种类、特性、温度等有关的常数 。,吸附影响因素,吸附影响因素,a、比表面积 由于吸附现象发生在吸附剂表面上，所以吸附剂的比表面积是影响吸附的重要因素之一，比表面积越大，吸附性能越好。,1、吸附剂性质,b、微孔数目 活性炭的微孔分布是影响吸附的另一重要因素。 吸附速度主要与粒度及细孔分布有关，微孔数量多，内扩散对吸附速度影响较大，可吸附在细孔壁上的吸附质就多。,a、溶解度 对同一族物质的溶解度随链的加长而降低，而吸附容量随同系物的系列上升或分子量的增大而增加。溶解度越小，越易

6、吸附。 如活性炭从水中吸附有机酸的次序是甲酸-乙酸-丙酸-丁酸而增加。,2、吸附质性质,b、分子构造,吸附质分子的大小和化学结构对吸附也有较大的影响。吸附速度受内扩散速度的影响，吸附质分子的大小与活性炭孔径大小成一定比例，最利于吸附。,吸附影响因素,pH值对吸附的影响，要与吸附剂和吸附质的影响综合考虑。pH值控制了酸性或碱性化合物的离解度，当pH值达到某个范围时，这些化合物就要离解，影响对这些化合物的吸附。pH值还会影响吸附质的溶解度，以及影响胶体物质吸附质的带电情况。,3、pH,因为液相吸附时吸附热较小，所以溶液温度的影响较小。 吸附是放热反应。吸附热，即活性炭吸附单位重量的吸附质（溶质）放出的总热量，以KJ/mol为单位。吸附热越大，温度对吸附的影响越大。,4、溶液温度,另一方面，温度对物质的溶解度有影响，因此对吸附也有影响。用活性炭处理水时，温度对吸附的影响不显著。,吸附影响因素,应用吸附法处理水时，通常水中不是单一的污染物质，而是多组分污染物的混合物。在吸附时，它们之间可以共吸附，互相促进或互相干扰。一般情况下，多组分吸附时分别的吸附容量比单组分吸附时低。,5、多组分吸附质共存,因为吸附是液相中的吸附质向