吸附作用和吸附剂课件.ppt

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1、第七章第七章第七章第七章 吸附作用与吸附剂吸附作用与吸附剂吸附作用与吸附剂吸附作用与吸附剂东北石油大学石油工程学院东北石油大学石油工程学院第七章第七章 吸附作用和吸附剂吸附作用和吸附剂第五节第五节第四节第四节 固体固体-溶液界面吸附溶液界面吸附第三节第三节 固固-气界面吸附的影响因素气界面吸附的影响因素第二节第二节 吸附等温方程式吸附等温方程式第一节第一节 固固气界面上的吸附作用气界面上的吸附作用第一节第一节第一节第一节 固体表面的吸附作用固体表面的吸附作用固体表面的吸附作用固体表面的吸附作用东北石油大学石油工程学院东北石油大学石油工程学院固体表面的吸附作用固体表面的吸附作用一、固体表面的特点

2、一、固体表面的特点二、吸附作用和吸附热二、吸附作用和吸附热三、吸附曲线三、吸附曲线四、吸附量测定的实验方法四、吸附量测定的实验方法一、固体表面的特点一、固体表面的特点v固体表面也有表面能和表面张力，但分子原子不能自由移动。固体表面也有表面能和表面张力，但分子原子不能自由移动。二、吸附作用和吸附热二、吸附作用和吸附热v1 1、基本概念：、基本概念：vv吸附作用：吸附作用：吸附作用：吸附作用：因为物体表面上的原子或分子力场的不饱和，因为物体表面上的原子或分子力场的不饱和，因为物体表面上的原子或分子力场的不饱和，因为物体表面上的原子或分子力场的不饱和，有吸引其它分子的能力。是固体表面最重要的性质之一

3、。有吸引其它分子的能力。是固体表面最重要的性质之一。有吸引其它分子的能力。是固体表面最重要的性质之一。有吸引其它分子的能力。是固体表面最重要的性质之一。vv吸附质吸附质吸附质吸附质：被吸附的物质。吸附质可以是气体或液体。被吸附的物质。吸附质可以是气体或液体。被吸附的物质。吸附质可以是气体或液体。被吸附的物质。吸附质可以是气体或液体。为了测定固体的比表面，常用的吸附质有：氮气、水蒸气、苯或为了测定固体的比表面，常用的吸附质有：氮气、水蒸气、苯或环己烷的蒸汽等。环己烷的蒸汽等。vv吸附剂：吸附剂：吸附剂：吸附剂：能吸附别的物质的物质，吸附剂为固体且常为多能吸附别的物质的物质，吸附剂为固体且常为多能

4、吸附别的物质的物质，吸附剂为固体且常为多能吸附别的物质的物质，吸附剂为固体且常为多孔性固体。孔性固体。孔性固体。孔性固体。常用的吸附剂有：硅胶、分子筛、活性炭等。常用的吸附剂有：硅胶、分子筛、活性炭等。性质性质物理吸附物理吸附化学吸附化学吸附吸附力吸附力范德华力范德华力化学键力化学键力吸热学吸热学近于液化热，约几千卡近于液化热，约几千卡/克分子克分子近于反应热，大于近于反应热，大于10千卡千卡/克分子克分子选择性选择性无无有有吸附层吸附层单或多分子层单或多分子层单分子层单分子层吸附速度吸附速度快，不需要活化能快，不需要活化能慢，需活化能慢，需活化能可冷子管性可冷子管性可逆可逆不可逆不可逆发生吸

5、附的温度发生吸附的温度低于吸附临界温度低于吸附临界温度远高于吸附质沸点远高于吸附质沸点H H2 2在金属镍表面发生物理吸附在金属镍表面发生物理吸附H H2 2在金属镍表面发生在金属镍表面发生化学化学吸附吸附NiNi加氢脱氢催化剂原理加氢脱氢催化剂原理NiNi加氢脱氢催化剂原理加氢脱氢催化剂原理二、吸附作用和吸附热二、吸附作用和吸附热v3 3、吸附热、吸附热 定义：定义：在吸附过程中的热效应称为吸附热。在吸附过程中的热效应称为吸附热。物理吸附过程的物理吸附过程的热效应相当于气体凝聚热，很小；化学吸附过程的热效应相当于化学热效应相当于气体凝聚热，很小；化学吸附过程的热效应相当于化学键能，比较大。键

6、能，比较大。取号：取号：吸附是放热过程，但习惯把吸附热都取成正值。吸附是放热过程，但习惯把吸附热都取成正值。固体在等温、等压下吸附气体是一个自发过程，固体在等温、等压下吸附气体是一个自发过程，G0G0，气体从三维，气体从三维运动变成吸附态的二维运动，熵减少，运动变成吸附态的二维运动，熵减少，S0S0，H=G+TSH=G+TS，H0H 丙酸丙酸 乙酸乙酸 甲酸甲酸 原因：活性碳为非极性物。原因：活性碳为非极性物。二、吸附剂、溶质和溶剂的性质对吸附量的影响二、吸附剂、溶质和溶剂的性质对吸附量的影响v2 2、溶质的溶解度对吸附量的影响、溶质的溶解度对吸附量的影响 溶解度越小，越容易被吸附。因为溶质溶

7、溶解度越小，越容易被吸附。因为溶质溶解度越小解度越小，说明溶质与溶剂之间的说明溶质与溶剂之间的相互作用力相互作用力相对地相对地越弱越弱，则被吸附，则被吸附的倾向就越大。的倾向就越大。v3 3、温度的影响、温度的影响 溶液吸附一般也是放热反应，所以温度升高，吸附量溶液吸附一般也是放热反应，所以温度升高，吸附量减小。但对有些体系，溶液的吸附是吸热过程，吸附量随减小。但对有些体系，溶液的吸附是吸热过程，吸附量随温度升高而增大。温度升高而增大。v4 4、吸附剂孔径大小的影响、吸附剂孔径大小的影响 对孔吸附剂来说，孔径越小，向孔径内扩散速度越慢，对孔吸附剂来说，孔径越小，向孔径内扩散速度越慢，吸附时间长

8、，且只有尺寸小于孔径的溶质分子才能被吸附。吸附时间长，且只有尺寸小于孔径的溶质分子才能被吸附。v5 5、盐对吸附的影响、盐对吸附的影响 盐的加入，影响溶质与溶剂之间的相互作用，也会对吸盐的加入，影响溶质与溶剂之间的相互作用，也会对吸附量产生影响。附量产生影响。如果加入的盐使溶质的溶解度减小，则吸附量会因盐的加如果加入的盐使溶质的溶解度减小，则吸附量会因盐的加入而增大。入而增大。二、吸附剂、溶质和溶剂的性质对吸附量的影响二、吸附剂、溶质和溶剂的性质对吸附量的影响三、对电解质的吸附三、对电解质的吸附1 1、离子交换吸附、离子交换吸附 指离子交换剂（固体）在电解质溶液中吸附某种离子时，必有指离子交换

9、剂（固体）在电解质溶液中吸附某种离子时，必有等量的同电荷离子从固体上交换出来。等量的同电荷离子从固体上交换出来。2 2、选择性吸附、选择性吸附四、对高分子的吸附四、对高分子的吸附1 1、高分子吸附的特点、高分子吸附的特点高分子的分子体积大，形状可变，在良溶剂中可以舒展成带高分子的分子体积大，形状可变，在良溶剂中可以舒展成带状，在不良溶剂中卷曲成团，吸附时成多点吸附，且脱附状，在不良溶剂中卷曲成团，吸附时成多点吸附，且脱附困难；困难；由于高分子总是多分散性的，所以吸附时与多组分吸附相似；由于高分子总是多分散性的，所以吸附时与多组分吸附相似；由于分子量大，移动慢，向固体孔内扩散时受到阻碍，所以由于分子量大，移动慢，向固体孔内扩散时受到阻碍，所以吸附平衡极慢；吸附平衡极慢；吸附量常随温度升高而增加。吸附量常随温度升高而增加。四、对高分子的吸附四、对高分子的吸附2 2、高分子在固体表面的吸附形态高分子在固体表面的吸附形态 单点单点 多点多点多点多点-平躺平躺 无规线团无规线团 不均匀链段不均匀链段 多层吸附多层吸附