化学键力（多为共价键）
单层或多层
单层
较小，近似等于气体液化 热，ΔH＜0。
无或差（吸附量可不同）
较大，近似等于化学反应 热，ΔH＜0
有较强选择性
可逆不Leabharlann 逆快，易达平衡慢，不易达平衡
低温即可发生（沸点附近 高温>Tb才发生明显吸附。 或以下）
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2. 吸附理论及特征
但是处在界面层的分子，一方面受到体相内相同 物质分子的作用，另一方面受到性质不同的另一相中 物质分子的作用，其作用力未必能相互抵销，因此， 界面层会显示出一些独特的性质。
对于单组分体系，这种特性主要来自于同一物质在 不同相中的密度不同；对于多组分体系，则特性来自 于界面层的组成与任一相的组成均不相同。
煤储层吸附/解吸特征
1.吸附过程理论基础 2.煤储层吸附-解吸特征
1.吸附过程理论基础 2.煤储层吸附-解吸特征
2021/3/22
表面和界面(surface and interface)
界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区， 若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。
严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间 的界面，但习惯上把液体或固体与空气的界面称为 液体或固体的表面。
吸附 在相界面上，某种物质的浓度与 体相浓度不同的现象称为吸附 吸附质－被吸附物质 吸附剂－附着吸附质的物质
固体表面吸附
固体表面上的原子或分子与液体一样，受力也是不 均匀的，而且不像液体表面分子可以移动，通常它们 是定位的。
由于固体表面原子受力不对称和表面结构不均匀性， 它可以吸附气体分子，使表面自由能下降。
1）它对所有分子起作用，选择性差； 2）而且，被吸附的分子可以再吸附气体分子，所以可以
是多层的，无饱和性；
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3）容易液化的气体，就容易被吸附。例如，氯气的临界温度 为144 °C，氧气临界温度为-118.57 °C ，所以活性炭可 从空气中吸附氯气而作为防毒面具。
大多数固体比液体具有更高的表面能
对气体的吸附量(a或者q)通常有两种表示方法：
(1)单位质量的吸附 剂所吸附气体的体积 (标准状态)。
aV m
体积要换算成标准状况STP,101325Pa,273.15K, 1mol标准状况(STP)气体的体积为22.4dm3
(2)单位质量的吸附剂所 吸附气体物质的量。
常见的界面有：气-液界面，气-固界面，液-液 界面，液-固界面，固-固界面。
表面和界面(surface and interface)
常见的界面有：
1.气-液界面
2.气-固界面
3.液-液界面
4.液-固界面
5.固-固界面
界面现象的本质
表面层分子与内部分子相比，它们所处的环境不同。
体相内部分子所受四周邻近相同分子的作用力是对称 的，各个方向的力彼此抵销；
首先，我们希望研究指定条件下的吸附量
基本术语：
吸附量：当吸附平衡时，单位质量吸附剂吸附的气体
的物质的量n，或标准状况（0 °C ，101.325 kPa）下的
体积V。
na
n( 吸附质的物质的量) m( 吸附剂的质量)
(10.3.1a)
V
a
V(
吸附质在 00 C，101.325kPa 下的体积)
m( 吸附剂的质量)
V
V
V
V
V
0 p/p* 1 Ⅰ
0 p/p* 1 0 p/p* 1
Ⅱ
Ⅲ
0 p/p* 1 Ⅳ
0 p/p* 1 Ⅴ
其中除第一种为单分子层吸附外，其余均为多分子层吸 附。
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人们曾提出许多描述吸附的物理模型及等温线方程，以 下介绍几种比较重要、应用广泛的吸附等温线方程
1）吸附经验式—弗罗因德利希公式
(10.3.1b)
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固体对气体的吸附量是温度与压力的函数。所以在研究 中常常固定一个变量，研究其它两个变量间的关系。经常 用的有三种方程：
1）压力（p）一定，吸附量与温度关系，吸附等压线：
Γ f T ( p const)
2）吸附量一定，平衡压力与温度关系，吸附等量线
4）由于吸附力弱，容易解吸，容易达到吸附平衡。
化学吸附的情况，正好与它形成对比。 1）由于吸附剂与吸附质之间发生化学反应，所以选择性强；
在气相反应中，若反应物间可发生多种反应，使用选择 性强的催化剂即可使所需要的反应进行。
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2）吸附剂表面与吸附质之间形成化学键后，不会再与其它 气体分子成键，所以吸附是单分子层的，有饱和性；
a x m
吸附类型
按吸附质与吸附剂间作用力本质的不同，可将吸附分 为物理吸附与化学吸附。物理吸附时，两者分子间以范德 华力相互作用；在化学吸附中，两者分子间发生部分或全 部的电子转移，是以化学键相结合。
由于这两种吸附分子间的作用力有本质上的不同，所 以表现出许多不同的吸附性质。
因为物理吸附是范德华力的作用，所以，
T f p 或 p f ' T (Γ const)
3）温度一定，吸附量与压力关系，吸附等温线
Γ f ( p) (T const)
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其中最常用的是吸附等温线。三组曲线间可互相换 算。例如由吸附等温线，可算出吸附等压线及等量线。
吸附等温线大致有以下五种类型：
界面现象的本质
最简单的例子是液体及其蒸气组成的表面。
液体内部分子所受的力可以 彼此抵销，但表面分子受到体相 分子的拉力大，受到气相分子的 拉力小（因为气相密度低），所 以表面分子受到被拉入体相的作 用力。
这种作用力使表面有自动收缩到最小的趋势，并 使表面层显示出一些独特性质，如表面吸附、表面张 力、毛细现象、过饱和状态等。
弗罗因德利希提出含有两个常数的指数经验方程 第一类吸附等温线：
V a k pn (10.3.2a)
k 为单位压力时的吸附量，随温度升高而降低；n 在0 与
1 之间，描述压力对吸附量影响大小。 上式也可变形为：
3）被吸附分子在表面上与吸附剂分子发生键的断裂与生成， 所以吸附热与化学反应热有同一数量级，比物理吸附热 大得多。
4）由于键的破坏与生成比较困难，所以不容易达到吸附平 衡。
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性质 吸附力 吸附层数 吸附热
选择性 可逆性 吸附速率 发生温度
物理吸附
化学吸附
范德华力