等温吸附实验

对Freundlich吸附等温式的理论推导的探讨

第

卷第期年月

化

学

物

理

学

报

,

对

吸附等温式的理论推导的探讨杨宗海南京化工学院

摘

要

本文提出了考虑吸附分子间相互作用的吸附体系模型力学中的系综理论,

根据这个模型尤尸”

,

利用统计

推导出了用已有

吸附等温式

推导出的理论公式和随温度

建立了经验常数变化的趋势等方面,

和吸附分子的微观性质之间的函数关系

分别从

用理论公式从吸附数据求算

芥,

验数据或结论验证了理论公式的正确性分子在固体表面上的微观性质的可能性

还指出了利

前言吸附等温式在提出的当时只是一个经验公式然,

关于这个公式的理论推导,

,

虽

,

,

和

‘

曾做过较系统的总结

但是在推导过程中都没有从本文针对以上这,

考虑到吸附分子间的相互作用理论上分析一情况,,

实验表明

吸附等温式只适用于中等复盖程度,

在这个范围内

,

吸附分子间的相互作用已大到不可忽略的地步

提出了考虑吸附分子间相互作用的吸附体系模型吸附等温式

并根据这个模型

利用统计力学中

的系综理论推导

吸附体系模型

除了沿用作如下的假设,

理论中单分子层定域吸附的假设外以建立一个吸附体系的模型,

,

本文还针对吸附分子间相互作用

吸附分子间相互作用只发生在近邻分子之间

因此吸附分子间总相互作用能可以看成

是所有近邻分子对的相互作用能之和

在计算近邻分子对的

实验九 吸附

一、实验目的

1、 了解吸附剂的吸附性能和吸附原理； 2、 测定吸附等温线。

二、实验水样与吸附剂

水样采用一定浓度的自配有机物溶液（如浓度为100mg/L的苯酚溶液）。选定某有机物之前首先需确定该有机物浓度的分析方法。

吸附剂为活性炭，有粉末、粒状和柱状等多种形式。粉末活性炭的制备过程如下：吸附剂经磨细（一般采用通过0.1mm筛孔以下的粒径）、水洗后，分别配制成80目和200目，在110℃下干燥（烘干1小时）后备用。

三、实验方法

在恒定温度下，于几个烧杯中加入V（L）溶质浓度为C0（mg/L）的水样，在各烧杯中同时投加不同量m（mg）的活性炭，分别进行搅拌，搅拌时间等于接触时间。试验过程中，不断测定各杯水样中的溶质浓度C1，直到溶质浓度不变的平衡浓度Ce（mg/L）为止。由试验结果可以算出单位重量活性炭可吸附的溶质量，即为吸附容量： V(C0?Ce)x?(mg/mg) mm由吸附容量xm和平衡浓度Ce的关系所绘出的曲线为吸附等温线，表示吸附

等温线的公式为吸附等温式。

1x最常用的吸附等温式是弗兰德利希（Freundich）经验公式：?KCen。在

m双对数坐标纸上，以吸附容量为纵坐标，Ce为横坐标，按静态烧杯实验结果绘图，可

低温物理吸附实验

1．实验目的

（1）了解2020型物理吸附仪的功能、原理及用途 （2）掌握仪器的实际操作过程、软件使用方法 （3）学习分析实验结果和数据 2． 方法原理

低温吸附法测定固体比表面和孔径分布是依据气体在固体表面的吸附规律。在恒定温度下，在平衡状态时，一定的气体压力，对应于固体表面一定的气体吸附量，改变压力可以改变吸附量。平衡吸附量随压力而变化的曲线称为吸附等温线，对吸附等温线的研究与测定不仅可以获取有关吸附剂和吸附质性质的信息，还可以计算固体的比表面和孔径分布。 一．比表面的计算与测定

1．Langmuir吸附等温方程――单层吸附 理论模型：

三点假设：吸附剂（固体）表面是均匀的；吸附粒子间的相互作用可以忽略；吸附是单分子层。

吸附等温方程（Langmuir）

pv?1Vm?b?pVm ------ (1)

式中：v 气体吸附量

Vm 单层饱和吸附量

P 吸附质（气体）压力 b 常数

p以v对p作图，为一直线，根据斜率和截距可求出b和Vm，只要得到单分子层饱和吸附量Vm即可求出比表面积Sg 。用氮气作吸附质时，Sg由下式求得

Sg?4.36?VmW ------ (2)

2. 实验部分

2.1 实验原料和试剂

2.1.1 实验原料

实验所用的凹凸棒粘土原矿产地为甘肃靖远，原矿经烘干水洗，再烘干后研磨，过200目筛，外观呈砖色粉状，其主要成分为非晶质SiO2。 2.1.2 实验试剂

实验所用药品有苯酚(1.0g/L)、4-氨基安替比林、铁氰化钾、氨水(NH3·H2O) 、氯化铵、氢氧化钠、盐酸、溴代十六烷基吡啶、十二烷基磺酸钠、四丁基溴化铵。实验所用主要试剂见表2.1。

表2.1试验试剂

药品名称 溴代十六烷基吡啶 盐酸（HCL） 苯酚 氨水(NH3·H2O) 4-氨基安替比林 氢氧化钠 铁氰化钾 氯化铵 规 格 分析纯(AR) 分析纯(AR) 分析纯(AR) 分析纯(AR) 分析纯(AR) 分析纯(AR) 分析纯(AR) 分析纯(AR) 生产厂商 天津市化学试剂第六二厂三分厂 天津市化学试剂六厂三分厂 北京化学试剂二厂 天津市化学试剂六厂三分厂 上海试剂一厂 天津市化学试剂六厂三分厂 天津市化学试剂四厂 天津市大茂化学试剂厂 2.1.3 实验所用药品的配置 所用药品配置方法如下：

(1)苯酚标准储备液：称取0.5g无色苯酚溶于蒸馏

实验一 活性炭吸附实验

一、实验目的：

（1）加深理解吸附的基本原理。

（2）掌握活性炭吸附公式中常数的确定方法。

二、实验原理：

当活性炭对水中杂质吸附时，会同时发生吸附和解吸现象，当吸附和解吸处于平衡状态时，称之为吸附平衡，这是活性炭和水之间的溶质浓度具有一定的分布比值，描述吸附容量qe与吸附平衡时溶液浓度C的关系常用Fruendlich吸附等温式来表达：

qe=kC1/n

qe：吸附容量（mg/g）

k：与吸附比表面积、温度有关的系数 n：与温度有关的系数 n＞1 C：吸附平衡时溶液浓度（mg/L）

这是一个经验公式，通常用图解方法来求k、n值，方法是将上式取对数变成线

性关系：lgqe=lg

c0?c1= lgC + lgk nmC0：水中被吸附物质原始浓度（mg/L） C：被吸附物质的平衡浓度（mg/L） m：活性炭投加量（g/L）

三、实验设备及仪器仪表：

1、振荡器或摇床 2、pH计 pHS型 3、活性炭、甲基橙 4、分光光度计、

5、温度计、三角烧杯、漏斗、1000mL烧杯、50mL容量瓶等。 四、实验步骤：

（1）甲基橙标准曲线制作：用吸量管分别吸取0.3、0.4 、0.5、0.6、0.7、0.8m

活性炭吸附实验

1.实验目的

本实验用亚甲基蓝（C16H18ClN3S）代替工业废水中有机污染物，采用活性炭吸附法，探究活性炭投放量、吸附时间等因素对活性炭吸附性的影响，探究活性炭处理有机污染水体时的最优工艺参数。 2.实验原理 2.1活性炭特性

活性炭是水处理吸附法中广泛应用的吸附剂之一，有粒状和粉状两种。其中粉末活性炭应用于水处理在国内外已有较长的历史。活性炭是一种暗黑色含炭物质，具有发达的微孔构造和巨大的比表面积。它化学性质稳定，可耐强酸强碱，具有良好吸附性能，是多孔的疏水性吸附剂。活性炭最初用于制糖业，后来广泛用于去除受污染水中的有机物和某些无机物。它几乎可以用含有碳的任何物质做原材料来制造，活性炭在制造过程中，其挥发性有机物被去除，晶格间生成空隙，形成许多形状各异的细孔。其孔隙占活性炭总体积的 70%～ 80%，每克活性炭的表面积可高达 500 ～ 1700 平方米，但 99.9％都在多孔结构的内部。活性炭的极大吸附能力即在于它具有这样大的吸附面积[1,2]。 2.2活性炭吸附特征

活性炭的孔隙大小分布很宽，从 10-1nm 到104nm 以上，一般按孔径大小分为微孔、过渡孔和大孔。在吸附过程中，真正决定活性炭吸附能力的是微孔结构。

实验3 活性炭吸附实验报告

一、 研究背景：

1.1、吸附法

吸附法处理废水是利用多孔性固体（吸附剂）的表面吸附废水中一种或多种溶质（吸附质）以去除或回收废水中的有害物质，同时净化了废水。

活性炭是由含碳物质（木炭、木屑、果核、硬果壳、煤等）作为原料，经高温脱水碳化和活化而制成的多孔性疏水性吸附剂。活性炭具有比表面积大、高度发达的孔隙结构、优良的机械物理性能和吸附能力，因此被应用于多种行业。在水处理领域，活性炭吸附通常作为饮用水深度净化和废水的三级处理，以除去水中的有机物。除此之外，活性炭还被用于制造活性炭口罩、家用除味活性炭包、净化汽车或者室内空气等，以上都是基于活性炭优良的吸附性能。将活性炭作为重要的净化剂，越来越受到人们的重视。 1.2、影响吸附效果的主要因素

在吸附过程中，活性炭比表面积起着主要作用。同时，被吸附物质在溶剂中的溶

解度也直接影响吸附的速度。此外，pH 的高低、温度的变化和被吸附物质的分散程度也对吸附速度有一定影响。 1.3、研究意义

在水处理领域，活性炭吸附通常作为饮用水深度净化和废水的三级处理，以除去水中的有机物。活性炭处理工艺是运用吸附的方法来去除异味、某些离子以及难以进行生物降解的有机污染物。

二、实验目的

本实

吸附理论

1、Langmuir理论

Langmuir用动力学理论来处理Ⅰ型吸附等温线，作了如下假设： （1）吸附剂表面是均匀的；

（2）每个吸附位只能吸附一个分子且只限于单层，即吸附是定域化的； （3）吸附质分子间的相互作用可以忽略； （4）吸附-脱附的过程处在动力学平衡之中。 从而得出Langmuir方程如下：

p1p??VKVmVm

V──吸附体积；Vm──单层吸附容量；p──吸附质压力；K──常数。 虽然Langmuir方程描述了化学吸附和Ⅰ型吸附等温线，但总的来说不适用于处理物理吸附和Ⅱ到Ⅴ型吸附等温线。如前所述，Ⅰ型吸附等温线反映的吸附类型可能是化学吸附也可以是微孔中的物理吸附。对于化学吸附，如负载金属催化剂的金属表面积测量是合适的，但对于一般物理吸附来说测量值往往偏大。此外，对于微孔物质如活性炭和分子筛上的吸附，是否是单层吸附还有待商榷等等。 2、BET理论

在物理吸附过程中，在非常低的相对压力下，首先被覆盖的是高能量位。具有较高能量的吸附位包括微孔中的吸附位（因为其孔壁提供重叠的位能）和位于平面台阶的水平垂直缘上的吸附位（因有两个平面的原子对吸附质分子发生作用）。此外，在由多种原子组成的固体表面，吸附位能也会发生改变，这取决于暴

2015年第39卷

第1期

5005（2015）01-0033-10文章编号：1673-

中国石油大学学报（自然科学版）JournalofChinaUniversityofPetroleum

doi：10．3969/j．issn．1673-5005．2015．01．005

Vol．39No．1Feb．2015

柴东石炭系页岩微观孔隙结构与一页岩气等温吸附研究

112，32，32，3

刘圣鑫，钟建华，马寅生，尹成明，刘成林，

2111

李宗星，刘选，李勇，刘晓光

（1．中国石油大学地球科学与技术学院，山东青岛266580；2．中国地质科学院地质力学研究所，北京100081；

3．中国地质科学院页岩油气评价重点实验室，北京100081）

摘要：基于柴达木盆地东部石炭系泥页岩的孔隙结构分析，结合甲烷和二氧化碳在泥页岩中的高压等温吸附实验，对超临界条件下页岩气等温吸附特征进行研究，探讨页岩气的吸附机制。结果表明：柴达木盆地东部石炭系泥页岩具有多尺度孔隙结构，微孔比较发育，微孔比表面积对BET比表面积有较大的贡献；甲烷Langmuir吸附量随微孔比表面积或微孔体积的增加而增加，两者呈正相关性，同时受到微孔大小分布的影响；在超临界条件下，简单的Langmuir方程可近D－Ｒ+K）

一、 实验目标

1. 学会使用可见光分光光度计； 2. 学会配制亚甲基蓝标准溶液；

3. 建立亚甲基蓝的可见光光度计的标准曲线； 4. 学会亚甲基蓝吸附实验的国标方法或修正方法。 二、

实验仪器与药品

1. 生物质与活性炭 2. 亚甲基蓝

3. 缓冲溶液（称取3.6g磷酸二氢钾14. 3g磷酸氢二钠溶于1000m L水中） 4. 1000mL容量瓶 5. 移液管 6. 锥形瓶

7. 电动振荡器(往复式) 8. 定性过滤纸 9. 分光光度计 三、

实验原理

吸附法是去除水体中亚甲基蓝等染料的有效方法之一。

生物质炭表面含有丰富的有机官能团，如—COOH和—OH 等，其表面一般带负电荷，它对有机污染物和重金属等均具有良好的吸附性能。生物质炭对染料也表现出很好的吸附性能，但目前缺少不同原料制备的生物质炭对染料吸附效果的比较，对生物质炭吸附染料的机制也不完全清楚。生物质炭的原料丰富、成本低廉，具有广阔的应用前景。

活性炭具有比表面积大、高度发达的孔隙结构、优良的机械物理性能和吸附能力。活性炭吸附，就是利用活性炭的固体表面对水中一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的作用。在水处理领域，活性炭吸附通常作为饮用水深度净化和废水的三级处理，以除去水中的