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 主要内容 1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: q e =K Fc e 1/n 线性化: log q e =log K F + logc e n 1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: ) ( e e aC lnb RT q?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: q e=q max x线性化: Ce K1 Ce K L L? max L e max e eqK 1Cq 1q C??吸附平衡研究常用模型 q max :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。 K L =K 0 exp ( -E a /RT ) 可以通过不同温度的下的 K L计算 E a,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 q max = 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: E o:为特征能量,由此可判断吸附过程为化学(E o >40kJ/mol) 还是物理过程( E o <16kJ/mol) ))βE ) /C RTln(C ( exp( qq 2o se max e??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 –C e /C o等温线方程: 参数 K FH、n FH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( △G 0) △G 0 =- RTln K FH a) log(1 n logK C a log FH FH 0???