固液界面（吸附作用）ppt課件.ppt

《固液界面（吸附作用）ppt課件.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、3.4固液界面—吸附作用固體自溶液中的吸附在實(shí)際工作中甚為重要。用活性炭脫色、用離子交換法吸附電解質(zhì)等，都涉及固體自溶液中的吸附現(xiàn)象。溶液吸附多數(shù)屬物理吸附。溶液中溶劑與溶質(zhì)在固體表面吸附的難易取決于它們和表面作用力的強(qiáng)弱。一般來(lái)說(shuō)，和固體表面性質(zhì)相近的組分易被吸附。例如，炭自乙醇和苯的混合液中吸附時(shí)苯易被吸附；若用硅膠，顯然乙醇易被吸附。1.固液吸附的本質(zhì)和特點(diǎn)1）本質(zhì)是由于固體表面分子對(duì)液體分子的作用力大于液體分子間的作用力而引起的。液體分子在此力的作用下，向固體表面富集，同時(shí)降低表面張力。2）特點(diǎn)a、分子間作用力比氣相大；b

2、、相互作用力較復(fù)雜；c、雜質(zhì)將影響吸附結(jié)果；d、吸附平衡比氣相慢；e、以物理吸附居多；f、實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)單。2.自濃溶液中的吸附設(shè)溶液由1和2兩種相互混溶的液體組成。其組成可從純的1變?yōu)榧兊?，即任何一種組分的組成變化范圍均為0→1，濃度用x表示。1）復(fù)合吸附等溫線吸附前n0=n10+n20吸附平衡n10=n1b+mn1sn20=n2b+mn2s以x1和x2表示溶液體相中1、2組分的摩爾分?jǐn)?shù)自濃溶液中的吸附自濃溶液中的吸附可得吸附等溫線（U型、S型、直線型）為正吸附為負(fù)吸附無(wú)吸附自濃溶液中的吸附2）、單個(gè)吸附等溫線復(fù)合等溫線是溶液中各

3、組分吸附等溫線的綜合結(jié)果。由于一個(gè)方程中有n1s和n2s兩個(gè)變量，因此，無(wú)法同時(shí)從復(fù)合等溫線求得n1s和n2s。a、從混合蒸汽中吸附自濃溶液中的吸附b、從純蒸氣吸附仍設(shè)從液相中的吸附和從氣相中的吸附相同，而且都是單分子層吸附，但吸附層成分與溶液中不同。當(dāng)1g吸附劑自由1和2組成的混合溶液中吸附時(shí)，應(yīng)有下述關(guān)系：若以表示1g吸附劑在組分1和2的純飽和蒸汽中吸附的單層飽和吸附量。即自濃溶液中的吸附3.自稀溶液中的吸附在稀溶液中，可用蘭格繆爾或弗侖德里胥吸附等溫式以描述吸附量隨平衡濃度變化。假設(shè)溶液中溶質(zhì)和溶劑分子吸附在固體表面上占有同

4、樣大的面積，吸附可看作是下面過(guò)程的平衡：被吸附的溶質(zhì)＋液相中的溶劑=被吸附的溶劑＋液相中的溶質(zhì)若以1表示溶劑，2表示溶質(zhì)，l表示液相，s表示表面相，上面的平衡可寫作自稀溶液中的吸附平衡常數(shù)為a1l、a2l是溶劑和溶質(zhì)在液相中的活度，x1s、x2s是溶劑和溶質(zhì)在表面相的摩爾分?jǐn)?shù)。對(duì)于稀溶液a1l可近似視為常數(shù)，令代入得自稀溶液中的吸附因?yàn)閤1s＋x2s＝1所以在稀溶液中a2l≈c2l，即用溶質(zhì)的濃度代替活度。若表面的吸附位數(shù)為nsmol·g-1，則溶質(zhì)的表面覆蓋分?jǐn)?shù)為θ＝n2s/ns，溶劑的表面覆蓋分?jǐn)?shù)為1－θ＝n1s/ns，n1s

5、和n2s分別為溶劑和溶質(zhì)吸附量，且有ns＝n1s＋n2s。由于x2s＝n2s/ns＝θ，故可寫作自稀溶液中的吸附式即為蘭格繆爾（Langmuir）等溫式。其直線式形式為對(duì)于不均勻表面，b不是常數(shù)，而是隨覆蓋分?jǐn)?shù)而變，這時(shí)，可用弗倫德里胥公式（Freundlich）或其中K和n為常數(shù)，n>1。自稀溶液中的吸附圖為脂肪酸的吸附等溫線。其中(a)為活性炭自水溶液中的吸附，而（b）為硅膠自苯溶液中的吸附。脂肪酸（RCOOH）一端具有憎水基，另一端具有親水基。在水溶液中非極性的吸附劑活性炭選擇吸附憎水基，故吸附量順序?yàn)槎∷?丙酸>乙酸，而在

6、苯溶液中極性的吸附劑硅膠選擇吸附親水基，吸附量順序?yàn)橐宜?丙酸>丁酸。自稀溶液中的吸附右圖為活性炭自乙醇溶液中吸附苯的吸附等溫線，在稀溶液中對(duì)苯而言表現(xiàn)為正吸附，而在濃溶液中則為負(fù)吸附。固體自溶液中吸附涉及吸附劑、溶質(zhì)和濃劑之間的相互作用，關(guān)系較為復(fù)雜。原則上說(shuō)，降低固～液界面自由能愈多的組分易被吸附。具體地說(shuō)，可總結(jié)出如下數(shù)條定性規(guī)律：1）極性的吸附劑易于吸附極性的溶質(zhì)而非極性的吸附劑易于吸附非極性的溶質(zhì)。2）溶解度愈小的溶質(zhì)愈易被吸附。一溶質(zhì)在溶劑中的溶解度愈小，說(shuō)明其穩(wěn)定性愈低，自由能愈大，故脫離本相進(jìn)入表面相的傾向就愈大。

7、自稀溶液中的吸附例如，脂肪酸的碳鏈愈長(zhǎng)，在水中的溶解度愈小，愈易被活性炭所吸附。相反地，在四氯化碳中，脂肪酸的溶解度隨碳鏈的增長(zhǎng)而增大，它們被活性炭吸附的規(guī)律和在水中恰好相反。（3）吸附劑的影響吸附劑的化學(xué)組成及其表面性質(zhì)對(duì)吸附作用有很大影響。例如，炭自水中可吸附有機(jī)物，而硅膠自水中對(duì)低分子有機(jī)物幾乎不吸附，這是因?yàn)閮煞N吸附劑的性質(zhì)有極大的不同。對(duì)同一類吸附劑，當(dāng)其比表面、孔結(jié)構(gòu)、后處理?xiàng)l件不同時(shí)，吸附能力也可有很大差別。自稀溶液中的吸附（4）、無(wú)機(jī)鹽的影響當(dāng)有強(qiáng)電解質(zhì)存在時(shí)可使吸附量發(fā)生變化，一般規(guī)律是：無(wú)機(jī)鹽的存在可使有機(jī)物水

8、溶液中溶質(zhì)的吸附量增加。這是因?yàn)闊o(wú)機(jī)鹽強(qiáng)烈的水合作用減少水的有效濃度，因此有機(jī)物的溶解度減少。另一種說(shuō)法是無(wú)機(jī)鹽與水的相互作用減少了有機(jī)物與水形成氫鍵的機(jī)會(huì)，從而降低其溶解度。若有機(jī)物含有分子內(nèi)氫鍵，則其溶解度與無(wú)機(jī)鹽存在與否關(guān)系不大，以此可判斷有