吸附热力学吸及吸附过程.ppt

1、吸附热力学 第一章吸附及吸附过程 12吸附热力学 (1)吸附等温线 (2)吸附等压线 (3)吸附等量线 (4)吸附等温方程 5)吸附热 2016/1/11 吸附过程及用 1、吸附热力学 (2)吸附等压线 ■在吸附压力恒定时,吸附量随吸附温度的变化而变化,可 得到吸附等压线 adsorption isobar) 253K 273K 303K 353K 253K273K303K353KTK 吸附等温绂 吸附等压线 2016/1/11 吸附过程及用 1、吸附热力学 (2)吸附等压线 ■物理吸附等压线 333 B1P2B3 T平p1 生分分压 物理吸附的等压线 2016/1/11 吸附过程及用 3 1、吸附热力学 (2)吸附等压线 一一 0.10 水在A型硅胶上吸附等压线 水在某自制吸附剂上吸附等压线 2016/1/11 吸附过程及液用 1、吸附热力学 (2)吸附等压线 由图可见,无论是物理吸附或是化学吸附,在一定温度范 围内吸附量均随着温度升高而下降。 √但是,若气体在固体表面上低温进行物理吸附,高温又发 生化学吸附,等压线可能出现转折,形成最高点和最低点。 √如右图为氢在金属镍上的 吸附等压线 √在此曲线最低点前进行物 物 理物理 化 理吸附,最高点后进行化学 吸附,最低点与最高点间为 化学 物理吸附向化学吸附的转变 区域,为非平衡吸附。 氢在镍上的吸附等压线 2016/1/11 吸附过程及用 5 (3)吸附等量线 1、吸附热力学 ■如保持吸附量恒定,以平衡压力对吸附温度作图,就可以 得到吸附等量线 adsorption isostere) p/Pa 253K 273K 303K 353K 0.10.20.3 253K273K303K353K7K 吸附等温线 吸附等量线 2016/1/11 吸附过程及液用 1、吸附热力学 (3)吸附等量线 物理吸附的等量线 747D7 qn243 组分分压 T 物理吸附的等量线 2016/1/11 吸附过程及用 1、吸附热力学 (4)吸附等温方程 1) Henry吸附式 ■气体在液体中的溶解度与气体的分压成正比(一定温度下), 这就是亨利定律。 ■在吸附过程中,吸附量与压力(或浓度)成正比。这和气体在 溶液中的溶解是相同的,故称为亨利吸附式。k是 Henry常数 9=kp √任何等温线在低压时都接近直线,都近似符合 Henry吸附式。 √而且只限于吸附量占形成单分子层吸附量的10%以下,即吸 附剂表面最多只有10%的表面被吸附物质的分子所覆盖,才 能适用这个公式。 ■这个公式作为吸附等温线的近似公式常用于化学工程中的吸 附操作计算。 2016/1/11 吸附过程及液用 1、吸附热力学 2) Freundlich吸附式 ■假定在非均匀表面上发生吸附,也可以从理论上(经典统计 力学推导出 Freundlich吸附式 H. Freundlich发现了许多溶液吸附都符合该式,所以采用 了他的名字命名。 Freundlich吸附温式是经验公式。 q=kpn或lgq=lgk+=1gp vq是单位质量固体上吸附的气体质量,P是气体的平衡压力 √常数k和n依赖于吸附剂、吸附质的种类和吸附温度。 √常数反映了吸附作用的强度,k与吸附相互作用、吸附量 有关。 2016/1/11 吸附过程及液用 1、吸附热力学 2) Freundlich吸附等温式 1/n g= kp 或lgq=lgk+-gx √常数一般在2~3之间;但当温度升高时,n接近, Freundlich吸附等温式就成为 Henry式。 在对数座标纸上以q和x作图,便可一条直线。 直线斜率1/n若在0.1~0.5之间,则表示吸附容易进行; √超过2则表示吸附很难进行 √1h较大则采用连续吸附,反之采用间歇吸附。 Freundlich吸附等温式适用的范围,一般来说比 Langmuir吸 附等温式要大一些。与 Langmuir公式一样,既适用于物理吸 附又适用于化学吸附。 2016/1/11 吸附过程及液用