吸附与离子交换
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吸附等温线
兰格谬尔吸附等温线
1. 吸附位点在吸附剂表面，且每一位点 可吸附一个分子，亦即被吸附成单一
基本假设： 分子层，
2. 所有吸附地址，对被吸附分子具有相 等的亲和力，
3. 被吸附分子并不影响其余吸附位点的 吸附效应
吸附与离子交换
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吸附等温线
兰格谬尔吸附等温线
吸附与离子交换
吸附与离子交换19吸附过程理论基础吸附量q
达到吸附平衡时，单位重量的吸附剂（g）所 吸附的吸附质的重量（g）
qV(C0 C) W
衡量吸附剂吸附能力的大小
吸附与离子交换
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吸附过程理论基础
吸附等温线
在一定T下，q随平衡浓度C变化的曲线 （q=f(C)）叫吸附等温线。
亨利吸附等温线
类
费罗因德利希吸附等温线
(2)化学吸附：溶质与吸附剂发生化学反应，形
成牢固的吸附化学键和表面络合物。
(3)交换吸附：溶质的离子由于静电引力作用聚
集在吸附剂表面的带电点上，并置换出原先固定在 这些带电点上的其他离子。
吸附与离子交换
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固体内部分子所受分子间的作用力是对称的，而固体表面 分子所受力是不对称的。向内的一面受内部分子的作用力 较大，而表面向外一面所受的作用力较小， 因而当气体分子或溶液中溶质分子在运动过程中碰到固体 表面时就会被吸引而停留在固体表面上。
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吸附等温线
吸附与离子交换
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吸附等温线
BET吸附等温线（多层吸附）
吸附与离子交换
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几种常用的吸附剂
吸附剂必须满足下列要求：①吸附能力强；②吸附选择性好；③ 吸附平衡浓度低；④容易再生和再利用；⑤机械强度好；⑥化学 性质稳定；⑦来源广；⑧价廉。 一般工业吸附剂难于同时满足这八个方面的要求，因此，应根据 不同的场合选用。
型
兰格谬尔吸附等温线
BET吸附等温线（多层吸附）
吸附与离子交换
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吸附等温线
亨利吸附等温线
q= K C
吸附与离子交换
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吸附等温线
• 费罗因德利希吸附等温线
基本假设：
固相表面具有不同的吸附位置，需有不同的吸附能量
q KC1/ n
常用于表面非常不均匀的吸附剂在一定浓度范围 对单一溶质系统的等温吸附
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物理吸附与化学吸附的比较
理化指标
物理吸附
化学吸附
吸附作用力 吸附热 选择性 吸附层 吸附速率 可逆性
范德华力 接近于液化热 低 单或多分子层 快，活化能小 可逆
化学键 接近于化学反应热 高 单分子层 慢，活化能大 不可逆
吸附与离子交换
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吸附过程理论基础
吸附平衡
吸附速率=解吸速率（即V吸附=V解吸）， 即在单位时间内吸附数量等于解吸的数量，则吸附质 在溶液中的浓度C与在吸附剂表面上的浓度都不再变 时，即达到吸附平衡，此时吸附质在溶液的浓度C叫 平衡浓度。
吸附与离子交换
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吸附与离子交换
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概述
• 吸附（定义）
一种物质从一相转移到另外一相的现象称为吸附
物质从流体相浓缩到固体表面
固—液界面上的吸附：
吸附剂：具有吸附能力的固体物质。
吸附质：被吸附的物质。
吸附与离子交换
2
典型的吸附过程包括四个步骤：
待分离的料液 通入吸附剂
吸附质被吸附 在吸附剂表面
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吸附过程理论基础
• 物理吸附力的本质
非
定向力 极性分子的永久偶极静电力
共
诱导力 极性分子与非极性分子之间的吸引力
价
色散力 非极性分子之间的引力（瞬间偶极）
作 用
氢键力 介于库仑引力与范德华引力之间的特殊 分子间定向作用力
吸附质和吸附剂之间的作用力－范德华 力
吸附与离子交换
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吸附过程理论基础
氢键
吸附与离子交换
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吸附过程理论基础
•当分子间距离减小时，
范德华力增大，但当分
子间距离非常接近时，
就明显地表现出斥力。
•当距离大于OB时，吸
引力未表示出来。
•当吸附表面和分子间的
距离减小时，其吸引力
的能量逐渐增加，
•当距离减至分子半径
OA时，达到最大值。
•当距离再减小时，推斥
力急剧增加。
吸附与离子交换
吸附与离子交换
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•吸附剂通常应具备以下特征：
表面积大、颗粒均匀、 对被分离的物质具有较强的吸附能力 有较高的吸附选择性 机械强度高 再生容易、性能稳定 价格低廉。
常用的吸附剂有极性的和非极性的两种。
吸附与离子交换
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几种常用的吸附剂
按其化学结构可分为有 •有机吸附剂 •无机吸附剂
有机吸附剂有活性炭、球性炭化树脂、聚酰 胺、纤维素、大孔树脂等；
吸附质解吸 吸附剂再生
料液流出
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吸附: 典型的表面现象
吸附质
吸附剂
脱附：吸附的逆过程
吸附与离子交换
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吸附与离子交换
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概述
• 吸附的特点：
（1） 不用或少用有机溶剂 （2） 操作简便，安全 （3） 生产过程pH变化小 （4） 从稀溶液分离溶质 （5） 吸附剂对溶质的作用小 （6） 吸附平衡为非线性 （7）选择性差
无机吸附剂有硅胶、活性氧化铝、硅藻土、 分子筛等。
活性氧化铝（Al2吸O附3与·n离H子2交O换）
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几种常用的吸附剂
• 活性炭
木材、煤、果壳
高温炭化
炭渣
隔绝空气，600℃
活化,800~900℃
活性炭
活化剂：ZnCl2
吸附与离子交换
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几种常用的吸附剂
活性炭吸附非极性有机物
脱色，去热原
解吸： 从活性炭柱上洗脱被吸附物质时，溶剂的洗 脱能力将随溶剂极性的降低而增强。
图21-1界面上分子和内部分子所受的力
吸附与离子交换
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吸附过程理论基础
• 吸附的类型
（1） 物理吸附: 放热小，可逆，单分子层或多 分子层，选择性差
（2） 化学吸附: 放热量大，单分子层，选择性 强
（3） 交换吸附: 吸附剂吸附后同时放出等量的 离子到溶液中
吸附与离子交换
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吸附过程理论基础
吸附与离子交换
吸附与离子交换
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吸附过程理论基础
吸附与离子交换
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吸附过程理论基础
吸附与离子交换
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一种特殊的分子间作用力，介于库仑引力与范德华引力 之间的特殊定向力，比诱导力、色散力都有大
吸引力
距离
B
0
A 推斥力
推斥力 吸引力
合力
两种原子电负性越大，半径 越小，H键就越能形成，作用 也就越大，越有利于吸附。
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吸附过程理论基础
• 基本概念
吸附剂：表面上能发生吸附作用的固体 吸附物：被吸附的物质 多孔吸附剂：外表面与内表面组成 非多孔吸附剂：比表面取决于外表面 吸附作用：物质从流体相浓缩到固体表面
吸附与离子交换
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吸附过程理论基础
吸附的分类
(1)物理吸附：溶质与吸附剂之间由于范德华力
而产生的吸附。