吸附平衡与动力学研究常用模型介绍.ppt

吸附平衡与动力学研究常用模型介绍 程安国 2011.3.18 主要内容 吸附平衡研究 1 Freundlich isotherm 2 Langmuir isotherm 3 二参数模型 4 三参数模型 二. 吸附动力学研究 1 一级动力学模型 2 二级动力学模型 3 W-M动力学模型 4可逆反应一级动力学模型 吸附平衡研究常用模型 1 Freundlich isotherm 是一个经验方程，没有假设条件，方程形式如下：qe=KFce1/n 线性化：log qe=log KF+ logce 吸附平衡研究常用模型 Temkin isotherm(1) 考虑温度对等温线的影响，方程形式与Freundlich isotherm类似 假设：吸附热与温度呈线性关系 模型方程： 吸附平衡研究常用模型 2 Langmuir isotherm 假设条件： 单层表面吸附、所有的吸附位均 相同、被吸附的粒子完全独立 方程：qe=qmaxx 线性化： 吸附平衡研究常用模型 qmax：吸附剂的最大吸附量，与吸附位有关，理论上讲与温度是无关的。 KL=K0exp（-Ea/RT） 可以通过不同温度的下的KL计算Ea，而后判断吸附过程是化学过程还是物理过程 吸附平衡研究常用模型 优点： （1）考虑了吸附剂表面和温度的影响 （2）应用广泛，很多吸附过程符合这一模型 （3）可以预测吸附剂的最大吸附量 缺点： 模型的假设条件与实际相差甚远，得到的信息存在较大误差。 例如：硫酸铁改性活性氧化铝计算qmax=14.2mg/g 连续实验吸附剂的吸附量可达22mg/g 二参数模型 Dubinin-Radushkevich isotherm(2) 假设：认为吸附剂表面是不均匀的,吸附是吸附质填充吸附剂孔的过程。 方程： Eo：为特征能量，由此可判断吸附过程为化学 （Eo 40kJ/mol) 还是物理过程（Eo 16kJ/mol) 二参数模型 DR方程的特征曲线？？？ One of the best feature of the DR equation lies on the fact that it is temperature-dependent. If the adsorption data at different temperatures are plotted as the logarithm of the amount adsorbed versus the square of potential energy , all the suitable data shall in general lie on the same curve, called as the characteristic curve. 在使用DR方程是，特征曲线是检验能不能用的标准！ 二参数模型 Flory-Huggins isotherm(3) 引入特征覆盖度(a)的参数： a = 1 – Ce/Co 等温线方程： 参数KFH、nFH与pH与密切的关系，随着pH的增加会达到最大值。 可以计算过程的吉布斯自由能(△G0) △G0=-RTln KFH 二参数模型 BET Model 假设：吸附剂吸附吸附质为多层吸附，吸附剂表面均一，吸附质之间没有作用力 方程： 常用于气相吸附，液相相对较少。 三参数模型 Sips isotherm(4) 是朗格缪尔模型的改进型，引入参数γ,应用范围更广 方程： 参数γ：表示吸附剂的不均一性，γ值越接近于1吸附剂表面越均一。 可以计算△G0、 △H0、 △S0 三参数模型 Toth equation(5) 在朗格缪尔方程的基础上引入参数nT:不均匀能量参数。 方程： 几乎可以应用与所有pH范围 动力学模型 一级动力学模型： 边界条件：t = 0, q=0; t = t, q=q 动力学模型 二级动力学模型 边界条件：t = 0, q = 0; t = t, q = q 动力学模型 Boyd model(外扩散速率控制模型）(6) 假设条件：吸附阻力全部集中在吸附剂颗粒 边界 方程： F(t)：达到平衡的比例； F(t)=q/qe Bt: 关于F(t)的一个函数 F(t)0.85 Bt=0