吸附及吸附過程教學課件

第一章吸附及吸附過程1,1吸附及吸附平衡吸附作用,物理吸附,化學吸附,吸附勢能曲線,吸附平衡,平衡吸附量。12吸附熱力學氣體吸附等溫線、吸附等(溫)壓線、等量線,吸附等溫方程,吸附熱及其測定13吸附動力學及動態(tài)學吸附速率,吸附傳質過程、吸附動力學方程,流出曲線及其測定,吸附傳質區(qū)、吸附前沿。2018/10/9吸附材料及應用1吸附及吸附平衡■吸附、脫附、吸收、吸著吸附(adsorption)一種物質的分子、原子或離子能自動地附著在某固體表面上的現象?；?在任意兩相間的界面層,某物質的濃度能自動地發(fā)生變化的現象,皆稱為吸附吸附(adsorption)-當兩相組成一個體系時,其組成在兩相界面(nterface)與相內部是不同的,處在兩相界面處的成分產生了積蓄(濃縮)。這種現象稱為吸附。2018/10/9吸附材料及應用1吸附及吸附平衡■吸附、脫附、吸收、吸著吸附劑(adsorben)-具有吸附能力的物質。如活性炭吸附質(adsorbate)被吸附的物質。如:溴。脫附(desorption)-已被吸附的原子或分子,返回到液相或氣相,稱之為解吸或脫附。吸收absorption)-原于或分子從一個相主體均勻地進入另一個相的內部(擴散),稱為吸收。它與吸附是不同的吸著(sorption)-當吸附與吸收同時進行時稱為吸著。2018/10/9吸附材料及應用11吸附及吸附平衡(1)形成吸附原因■固體表面是不均勻的,即使從宏觀上看似乎很光滑,但從原子水平上看是凹凸不平的。Terrace固體表面上的原子或分子與液體一樣,受力也是不均勻的,而且不像液體表面分子可以移動。通常它們是定位的ˇ由于固體表面原子受力不對稱和表面結構不均勻性,它可以吸附氣體或液體分子,使表面自由能下降。而且不同的部位吸附和催化的活性不同2018/10/9吸附材料及應用(1)形成吸附原因11吸及吸附平衡固體表面層物質受到指向內部的拉力,這種不平衡力場的存在導致表面吉布斯函數的產生。固體不能通過收縮表面降低表面吉布斯自由能,但它可利用表面的剩余力,從周圍介質捕獲其它的物質粒子,使其不平衡力場得到某種程度的補償,致使表面吉布斯函數的降低。周圍介質中其它的物質粒子受力不均勻固體表面上的原子或分子,不可移動。不平衡力場得到某種程度的補償2018/10/9吸附材料及應用(1)形成吸附原因11吸附及吸附平衡區(qū)證網大多數固體比液體具有更高的表面能。剩余表面能一溶質濃集一定T、P,被吸附的量隨吸附面積的增加而加大。比表面很大的物質,如粉末狀或多孔性物質,往往有良好的吸附性能。脫附(解吸)氣體(吸附質)吸附被吸附的物質吸附氣的物質一體(吸附劑2018/10/9吸附材料及應用(2)物理吸附11吸附及吸附平衡區(qū)證網√分子間力一物理吸附(physicaladsorption,physisorption)是吸附劑和吸附質之間通過分子間力(范德華力、氫鍵作用力)相互吸引形成的吸附現象√吸附(放)熱較小一為氣體冷凝焓數量級,約42kJ/mo或更少。例:29815K,H2O(g)在氧化鋁上吸附焓△H12=45kJ/mol,水蒸氣冷凝焓△Hn=4kJ/mo1。多數氣體物理吸附焓△Hn<2k/mol,不足以導致化學鍵斷裂?！虥]有選擇性一任何固體可以吸附任何氣體,一般易液化的氣體易被吸附,但吸附量會有所不同?！σ捉馕?脫附)吸附作用力較弱,解吸(脫附)較易于進行。2018/10/9吸附材料及應用(2)物理吸附11吸附及吸附平衡√單層或多層分子吸附·吸附質在吸附劑表面形成單層或多層分子吸附時,其吸附熱比較低。吸附質分子和吸附劑表面分子之間的吸附機理,與氣體的液化和蒸汽的冷凝時的機理類似。√物理吸附過程是可逆的,幾乎不需要活化能即使需要也很小),吸附和解吸的速度都很快,易達平衡?！涛絼┑谋缺砻娣e和細孔分布影響大?！隹傊?物理吸附僅僅是一種物理作用,沒有電子轉移,沒有化學鍵的生成與破壞,也沒有原子重排等。2018/10/9吸附材料及應用(3)化學吸附11吸附及吸附平衡√作用力是化學鍵力一化學吸附(chemicaladsorptionchemisorption被吸附的分子和吸附劑表面的原子發(fā)生化學作用,在吸附質和吸附劑之間發(fā)生了電子轉移、原子重排或化學鍵的破壞與生成等現象。√吸附熱較大-化學吸附類似于表面化學反應,化學吸附的吸附熱接近于化學反應的反應熱,比物理吸附大得多,一般都在40kJ/mo-400kJmo的范圍,典型值200kJ/molv選擇性比較強固體表面的活性位只吸附與之可發(fā)生反應的氣體分子,如酸位吸附堿性分子,反之亦然。2018/10/9吸附材料及應用(3)化學吸附11吸附及吸附平衡√化學吸附吸附很穩(wěn)定,一旦吸附,就不易解吸。√吸附需要活化能,吸附與解吸的速率都較小,不易達吸附平衡。溫度升高,吸附和解吸速率加快。較高溫度,才能發(fā)生明顯的化學吸附.√吸附是單分子層的?；瘜W吸附容量的大小,隨被吸附分子和吸附劑表面原子間形