五种吸附等温线

五种吸附等温线班级：姓名：学号：吸附相平衡是吸附分离科学技术的重要基础之一，是表述吸附剂对吸附质分子的最大吸附容量以及吸附选择性。吸附等温线是吸附相平衡的具体描述，是吸附分离装置设计所必需的参数[1]。前人对各种吸附等温线进行分类，将吸附等温线分为5类(如图1所示)，称为BDDT分类，也常被简称为Brunauer吸附等温线分类。类型I是Langmuir型曲线，表示吸附剂毛细孔的孔径比吸附质分子尺寸略大时的单层分子吸附或在微孔吸附剂中的多层吸附或毛细凝聚。微孔硅胶、沸石、炭分子筛等都可能出现这类等温线。例如，高乃云等在氧化铝涂层砂除锌吸附等温线试验中发现，在原水中Zn(1I)浓度低时，除锌吸附等温线属于Langmuir型，单层吸附[2]。再比如，刘效兰等研究了4种氨基酸(甘氨酸、赖氮酸、天冬氨酸、谷氨酸)在粘土高岭石上的吸附等温线以及金属铜离子对其等温线的影响。研究表明，氨基酸在高岭石上的吸附等温线以及金属铜离子存在时的吸附等温线均属Langmuir型等温线[3]。类型II为形状呈反S型的吸附等温线，常称为S型等温线。曲线的前半段上升缓慢，呈向上凸的形状，而后半段发生了急剧的上升，并直到接近饱和蒸汽压时也未见出现吸附饱和的现象，其主要原因在于发生了毛细孔的凝聚，呈现第Ⅱ类吸附等温线的吸附剂，其表面上发生了多层吸附[4]。例如在20℃下，炭黑吸附水蒸气和-195℃下硅胶吸附氮气。再比如，张霞等人研究了纳米TiO2对Ag(I)配合物的吸附，研究表明，Ag(I)配合物以物理作用吸附在纳米TiO2颗粒表面，纳米TiO2对Ag(I)的吸附等温线为S型,表现出多分子层吸附特征[5]。类型III是反Langmuir型曲线，该类等温线沿吸附量坐标方向向下凹。在固体和吸附质的吸附相互作用小于吸附质之间的相互作用时呈现这种类型等温线。它的特点是吸附热与被吸附组分的液化热大致相等。如：352K时，Br2在硅胶上的吸附。再比如，周雪冰等以迎头法测定了葡萄糖与果糖在氨基固定相上的吸附等温线,实验结果表明,葡萄糖和果糖在氨基柱上的吸附等温线为反Langmuir形式,并进行了温度影响测定,组分浓度与时间的关系进一步验证了葡萄糖与果糖的吸附等温线形式[6]。类型IV是类型II的变型，多孔吸附剂发生多分子层吸附时会有这种等温线，表面具有中孔和大孔。在相对压力较低时,吸附剂表面形成易于移动的单分子层吸附,吸附等温线向上凸起;在相对压力较高(约0.4)时，吸附质发生毛细凝聚现象，等温线迅速上升。如水蒸气在30℃下吸附于活性炭，在吸附剂的表面和比吸附质分子直径大得多的毛细孔壁上形成两种表面分子层。再例如马军红研究青海茫崖石棉矿中的纤蛇纹石，发现纤蛇纹石氮吸附等温线与多壁纳米碳管的氮吸附等温线类似,具有IV型等温线特征[7]。类型V偶然见于分子互相吸引效应是很大的情况，如磷蒸汽吸附于NaX分子筛。再比如汪志银等以EDTA2-,SO42-作为反离子分别合成了具有管状和圆盘状结构的介孔SiO2，研究了2种形貌的介孔SiO2对纤维素内切酶的吸附性能。结果表明，管状和圆盘状结构的介孔SiO2对纤维素内切酶的吸附等温线分别为Ⅱ和I型：介孔SiO2焙烧至700℃时，两者皆为Ⅱ型；至850℃时，前者转化为I型，而后者转化为V型[8]。参考文献[1]何余生(HeYusheng)，李忠(LiZhong)，奚红霞(XiHongxia)，郭建光(GuoJianguang)，夏启斌(XiaQibin).离子交换与吸附,2004,(04):376-384.[2]高乃云(GaoNaiyun)，徐迪民(XuDimin)，范瑾初(FanJinchu)，严煦世(YanXushi).中国给水排水,2001,(06):15-18.[3]刘效兰(LiuXiaolan)，张正斌(ZhangZhengbin).海洋科学,2002,26(9):1-4.[4]李庆钊(LiQingzhao)，赵长遂(ZhaoZhangsui)，武卫芳(WuWeifang)，李英杰(LiYingjie).热能动力工程,2009,(01):89-94.[5]张霞(ZhangXia)，赵月(ZhaoYue)，周春彬(ZhouChunbin)，孙挺(SunTing).高等学校化学学报,2009,30(1):121-124.[6]周雪冰(ZhouXuebing)，丛景香(CongJingxiang)，唐晓丹(TangXiaodan)，吴秀红(WuXiuhong).辽宁科技大学学报,2010,33(1):16-19.[7]马军红(MaJunhong).中国地质大学（北京）,2009.[8]汪志银(WangZhiyin)，丁海军(DingHaijun)，杨宇翔(YangYuxiang)，郑九丽(ZhengJiuli)，陈诚(ChenCheng)，袁宏明(YuanHongming)，刘向农(LiuXiangnong).无机化学学报,2011,27(3):409-420.