第四章界面现象和吸附2.ppt

a b c d 阳离子表面活性剂在SiO2表面的吸附等温线 a.阳离子通过静电作用力被带负电的SiO2表面吸附。 b.表面电荷被完全中和，等温线出现第一个平台。 c.浓度增加到CMC后，表面活性剂形成胶束，使吸附量剧增，此时表面电荷反号，变为正值。 d.等温线出现第二个平台，形成饱和吸附。 a b c d TX100在硅胶表面的吸附等温线 a.少数活性剂分子的亲水基被表面吸附，吸附较弱。 b.表面活性剂覆盖度增加，相邻分子的憎水基之间侧面的相互作用增强，导致吸附量激增，形成表面胶束。 c.浓度增加到CMC后，吸附量的增加减缓，部分小胶束被吸附。 d.表面所有吸附位被表面胶束占据，形成饱和吸附。 3）S型等温线，非离子型表面活性剂在极性吸附剂（SiO2）上的吸附属于此类。 六、对电解质的吸附 1、离子交换吸附 1)离子交换吸附的基本规律 离子交换剂在电解质溶液中吸附某种离子时，必有等量的同电荷的离子从固体上交换出来。 RB+A+ RA+B+ 交换平衡常数K ：表观平衡常数，也称为选择性系数，用 表示。 普通强酸性阳离子交换树脂在稀溶液中同价离子的选择性顺序为： 普通强碱性阴离子交换树脂在稀溶液中对阴离子的选择性顺序为： 树脂对A+离子的选择性大于B+离子。 树脂对B+离子的选择性大于A+离子。 选择性相同，树脂无法分离B+、A+离子。 2)离子交换平衡关系的表达式 在离子交换过程中，树脂相中某离子所能达到的平衡浓度q在定温下取决于该离子的平衡浓度c q=f(c) B、Langmuir型平衡关系 A、线性（Henry）型平衡关系 q=mc q=nc/（l+mc） 3）离子交换在水处理方面的应用 2、离子晶体对电解质离子的选择吸附 即Fajans规则 A、硬水软化；B、去离子水的制备 七、吸附作用的应用 T1 T2 分压 吸附量 A B C D 吸附量、分压及温度关系曲线 · · · · 1、变温吸附（AC线） 气 –固 吸附中，吸附量随压强增加而增加，随温度升高而下降。 通过改变温度使吸附剂吸附或再生的工艺过程，称为变温吸附。 2、变压吸附（AB、CD线） 利用被吸附气体压力的变化，使吸附剂吸附或再生的工艺过程，称为变压吸附（PSA法）。 3、变压变温吸附（AD线） 同时利用被吸附气体压力和温度的变化，使吸附剂吸附或再生的工艺过程，称为变压变温吸附。 工业上主要使用变压吸附，特别是在石油化工领域。 操作压力通常在0.05~3MPa。 实际应用：变压吸附分离空气制备富氧；合成氨驰放气回收氢。 与传统气体分离工艺相比，具有特点： 1）能耗低，可在常温常压操作 2）产品纯度高 3）工艺流程简单，无需复杂的额外处理工艺 4）环境友好，几乎无“三废”产生。 m为吸附剂质量 重排后可得： 这是Langmuir吸附公式的又一表示形式。用实验数据，以p/V~p作图得一直线，从斜率和截距求出吸附系数b和单分子层饱和吸附体积Vm。 3、 Langmuir吸附公式的应用 ②Vm是一个重要参数。从吸附质分子截面积Am，可计算吸附剂的总表面积S和比表面A。 ① 如一个吸附质分子吸附时解离成两个粒子，并各占一个吸附中心。 达吸附平衡时 4、解离吸附 或 在压力很小时 如果 表示吸附时发生了解离。 5、混合气体的Langmuir吸附等温式 当A和B两种粒子都被吸附时，A和B分子的吸附与解吸速率分别为： 达吸附平衡时，ra = rd 两式联立解得qA，qB分别为： 对多种气体混合吸附的Lngmuir吸附等温式为： 气体B的存在可使气体A的吸附受到阻抑，反之亦然 Lngmuir吸附等温式在吸附理论中起了一定的作用，但它的单分子层吸附、表面均匀等假设并不完全与事实相符，是吸附的理想情况。 例：在473K时，测得氧在某吸附剂上的吸附，当平衡压力为101.325kPa和1013.25kPa时，每千克吸附剂吸附氧气的量（已换算成标准状况）分别为2.5及4.2 dm3，若该吸附服从Langmuir公式，计算当氧的吸附量为饱和吸附量的1/3时，平衡压力应为多少？ 解：由Langmuir公式： 代入数据得： 二、Freundlich 等温式 1、Freundlich吸附等温式有两种表示形式： v：吸附量，cm3/g k，n是与温度、系统有关的常数。 x：吸附气体的质量 m：吸附剂质量 k’，n是与温度、系统有关的常数。 Freundlich吸附公式对q 的适用范围比Langmuir公式要宽，适用于物理吸附、化学吸附和溶液吸附。 CO在炭上的吸