氮气等温吸脱附曲线

关于氮气等温吸脱附计算比表面积、孔径分布的若干说明

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dy322112:标题高亮 2010-12-16 16:31

目的：是让大家对氮气等温吸脱附有一个基本的理解和概念，不会讲太多源头理论，内容不多，力求简明实用。本人有幸接触吸脱附知识的理论和实践，做个总结一是长久以来的心愿，二则更希望能和大家共同学习、探讨和提高。由于内容是自己的总结和认识，很可能会有部分错误，希望大家能给予建议、批评和指导，好对内容做进一步的完善。

★★注意★★

我们拿到的数据，只有吸脱附曲线是真实的，比表面积、孔径分布、孔容之类的都是带有主观人为色彩的数据。经常听到有同学说去做个BET，其实做的不是BET，是氮气等温吸脱附曲线，BET（Brunauer-Emmet-Teller）只是对N2-Sorption isotherm中p/p0=0.05~0.35之间的一小段用传说中的BET公式处理了一下，得到单层吸附量数据Vm，然后据此算出比表面积，如此而已。

◆六类吸附等温线类型

几乎每本类似参考书都会提到，前五种是

BDDT(B

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zhangwengui330(金币+10):很好很强大，欢迎原创！！ 2010-12-16 17:02:55 jinkai838(金币+10):perfect 2010-12-16 20:46:19

jinkai838:为什么加这么多的分，因为我们是论坛，我们鼓励原创，鼓励用自己的语言，自己的经验，来表述科学，我们也喜欢读书，但是我们更推崇这样的自己发表理解的帖子！ 2010-12-16 20:48:48 jinkai838:标题高亮 2010-12-16 20:49

目 的：是让大家对氮气等温吸脱附有一个基本的理解和概念，不

会讲太多源头理论，内容不多，力求简明实用。本人有幸接触吸脱附知识的理论和实践，做个总结一是 长久以来的心愿，二则更希望能和大家共同学习、探讨和提高。由于内容是自己的总结和认识，很可能会有部分错误，希望大家能给予建议、批评和指导，好对内容 做进一步的完善。

★★注

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★★注

吸附等温线 - 概述 吸附等温曲线是指在一定温度下溶质分子在两相界面上进行的吸附过程达到平衡时它们在两相中浓度之间的关系曲线。在一定温度下,分离物质在液相和固相中的浓度关系可用吸附方程式来表示〔1〕。作为吸附现象方面的特性有吸附量、吸附强度、吸附状态等,而宏观地总括这些特性的是吸附等温线〔2〕。吸附等温曲线用途广泛,在许多行业都有应用。在地质科学方面,可以用于基于吸附等温线的表面分形研究及其地球科学应用〔3〕;在煤炭方面,煤对混合气体中CH4和CO2的吸附呈现出不同的吸附特点;煤对CO2优先吸附,并且随着压力的升高,煤对CO2选择性吸附…

吸附等温线 - 吸附等温线平衡 在恒定温度下，对应一定的吸附质压力，固体表面上只能存在一定量的气体吸附。通过测定一系列相对压力下相应的吸附量，可得到吸附等温线。吸附等温线是对吸附现象以及固体的表面与孔进行研究的基本数据，可从中研究表面与孔的性质，计算出比表面积与孔径分布。

吸附等温线有以下六种（图 1）。前五种已有指定的类型编号，而第六种是近年补充的。吸附等温线的形状直接与孔的大小、多少有关。

Ⅰ型等温线：Langmuir 等温线

相应于朗格缪单层可逆吸附过程，是窄孔进行

气体吸附等温线通常分为六种，其中五种（I-V）是由国际理论与应用化学会（IUPAC）所定义的。I型等温线表示在低的相对压力（平衡蒸汽压与饱和蒸汽压的比值）时，材料具有很强的吸附能力进而达到平衡。I型等温线通常被认为是在微孔或者单层吸附的标志，由于强的吸附作用。（这可能也有化学吸附的作用，涉及到在吸附质与吸附剂表面的化学键作用，这里我们不讨论化学吸附）值得注意的是，孔的大小是根据他们的直径（或宽度）来进行分类的：微孔（小于2nm），中孔（2-50nm），大孔（大于50nm）。鉴于大多数多孔固体是使用非极性气体（N2 Ar）进行吸附研究的，所以不太可能出现化学吸附作用。因此，对于I型等温线的经典解释是材料具有微孔。然而，I型等温线也有可能是具有孔径尺寸非常接近微孔的介孔材料。尤其是N2在77K或者Ar在77K和87K圆柱孔情况下，I型等温线将在较低的相对压力（大约0.1作用）下达到平衡对于材料是微孔，从最近的一些报道结果得出的。因此，当I型等温线没有在相对压力0.1处达到平衡，该材料有可能存在大量的中孔或者就是单独的中孔。然而，这种I型分布有可能在某种程度上介孔孔径分布范围变宽。这是因为分布高度均匀圆柱孔的材料可能展示出在相对压力低于0.1或者更

在涂料行业,无论是制造还是使用油漆,可以说惰性气体都被广泛的应用，例如油漆的保存、运输和喷涂。

与空气相比，氮的主要特征是,具有低密度、低融合和低沸点（即稳定性强）。

温度特性使它成为一个技术上最佳的气体载体，相比其他惰性气体，例如氩气,但是由于氩气的昂贵价格，使得它没法广泛使用。在喷涂系统中使用氮当做推进剂(EUROSIDER?专利),无论是使用方法还是应用技术都受国际专利保护,这使得我们有收效甚佳。

使用氮气进行喷涂，可以免除表面的预处理工作,因为它很自然,而且是无水的,它可以清除任何出现在表面及其周围的湿度。由于氮气的比重比较低，所以它不以任何方式改变喷枪的气流。此外,如果我们能加热氮气的温度超过50°C，就会在产生一个液化效果的同时,允许一定数额的油漆溶解,就像减小驱动力似的,因而能够减少过喷现象。

极低的露点意味着可以即时消除任何残留在表面的湿度，消除了涂料发泡这一老问题。

NITROTHERMSPRAY SYSTEM是EUROSIDER的一种创新,宣示了喷漆的最高质量，并且这种方法和机器都已经被EUROSIDER申请了专利。

在这个系统中,传统的液体载体(干燥和过滤压缩空气)将被浓缩过的(N2纯度达到99.5%)完全干净、离子化

在涂料行业,无论是制造还是使用油漆,可以说惰性气体都被广泛的应用，例如油漆的保存、运输和喷涂。

与空气相比，氮的主要特征是,具有低密度、低融合和低沸点（即稳定性强）。

温度特性使它成为一个技术上最佳的气体载体，相比其他惰性气体，例如氩气,但是由于氩气的昂贵价格，使得它没法广泛使用。在喷涂系统中使用氮当做推进剂(EUROSIDER?专利),无论是使用方法还是应用技术都受国际专利保护,这使得我们有收效甚佳。

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极低的露点意味着可以即时消除任何残留在表面的湿度，消除了涂料发泡这一老问题。

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在这个系统中,传统的液体载体(干燥和过滤压缩空气)将被浓缩过的(N2纯度达到99.5%)完全干净、离子化

一、 氮在自然界中的循环

2、氮的固定 人工固氮 自然固氮 1、存在 游离态（单质）：_______， ______态：存在于动植物体、土壤和水体中。 通过豆科作物的________把空气中的氮气转化为________ 高能固氮______________ 化学固氮：反应的方程式________________________ 仿生固氮 1、 氮气的电子式________,两个氮原子间通过_______个共用电子对形成共价键，并破坏

这种_________,需要_________,因此氮气化学性质不活泼很难和其他物质发生化学反应。

2、 氮气的化学性质：概述：由于N2分子内存在_______条共价键，分子稳定，化学性质

___________。可以做保护气。在强烈条件下可以发生下列反应。 （1）氮气和氢气反应（反应方程式）________________________. （2）氮气和氧气反应（反应方程式）_______________________. （3）氮气与活泼金属镁反应，（反应方程式）_______________________.

二、 氮气的结构和性质 三、氮的氧化物及其性质

1、 氮的氧化物简介 种类 NO NO2 N

气体的等温变化1．气体的状态参量

一、气体压强的求法

选与封闭气体接触的液柱或活塞为研究对象，进行受力分析，再利用平衡条件求压强．如图8－1－3甲所示，气缸截面积为S，活塞质量为M.在活塞上放置质量为m的铁块，设大气压强为p0，试求封闭气体的压强．

以活塞为研究对象，受力如图8－1－3乙所示．由平衡条件得：Mg＋mg＋p0S＝pS，即：?M＋m?gp＝p0＋. S1．液柱封闭气体

例1 如图8－1－4所示，竖直放置的U形管，左端开口右端封闭，管内有a、b两段水银柱，将A、B两段空气柱封闭在管内．已知水银柱a长h1为10 cm，水银柱b两个液面间的高度差h2为5 cm，大气压强为75 cmHg，求空气柱A、B的压强分别是多少？

图8－1－4

答案 65 cmHg 60 cmHg

解析 设管的截面积为S，选a的下端面为参考液面，它受向下的压力为(pA＋h1)S，受向上的大气压力为p0S，由于系统处于静止状态，则(pA＋h1)S＝p0S，

所以pA＝p0－h1＝(75－10)cmHg＝65 cmHg，

再选b的左下端面为参考液面，由连通器原理知：液柱h2的上表面处的压强等于pB，则(pB＋h2)S＝pAS，所以pB＝pA－h2＝(65－5)cmHg