Polanyi 吸附势理论 及其发展应用

Polanyi 吸附势理论吸附势理论 及其发展应用及其发展应用 甘甘 霖霖 贾世开贾世开 2008/05/27 OUTLINEl1.Polanyi吸附势理论提出的时代背景l2.Polanyi吸附势理论的要点l3.Polanyi吸附势理论的发展及应用l4.总结。l1814年，de Saussure提出吸附剂对吸附质有吸引力，据表面越近，引力越大，吸附质密度也越大。l1914年，Euken将这种引力引申为吸附势。l 随后，Polanyi以定量表达式描述吸附势。Polanyi吸附势理论提出的时代背景吸附势理论提出的时代背景1Polanyi吸附势理论的要点吸附势理论的要点1l不对吸附图像给予某些假设的限制 不涉及固体表面的均匀性 l离表面越近，引力越大 l吸附空间内各处都存在吸附势 吸附势相等的点构成吸附面 l吸附势与吸附体积V的关系对任 何温度都是相同 Polanyi吸附势理论的要点吸附势理论的要点 Polanyi认为吸附的三种情况l当吸附温度T远低于吸附质气体的临界温度Tc时，吸附膜液态；l当T略低于Tc时，吸附膜为液态与压缩气体混合体；l当T大于Tc时，吸附膜为压缩气态。吸附特性曲线及吸附势吸附特性曲线及吸附势i il吸附空间中i点处吸附势i 为1mol理想气体从气相中平衡压力P 压缩到吸附温度T之饱和蒸气压P0时所需之功lVi为与i相对应的吸附体积，x为气体的吸附质量，T为吸附温度T时液态吸附质的密度。P338 图8-22.（界面化学基础 赵振国等）不同吸附质特性曲线的相关性及不同吸附质特性曲线的相关性及l物理吸附主要作用力为色散力l对于同一吸附剂，A，B分子在距表面x处 吸附势用London色散作用势能表述为：（和I为对应的极化率和电势能）l由于对于吸附剂I为常数，吸附分子和I也为常数，则 l称为亲和系数Dubinin-Radushkevich方程方程l吸附等温势的数学表达lV0为极限吸附体积，称为亲和系数，K与孔结构有关的常数，对于微孔m=2。l公式推导 依据特性曲线的形状特点，提出孔分布呈Gaussin分布的假设，导出公式 带入吸附势的表达式，可得D-R方程。D-R方程应用方程应用l将D-R方程转化可得l以lgV0对于lg(P0/P)2做直线图，对与微孔吸附剂线性很好。但是对于P0/P较高时，由于吸附剂所含的中孔和大孔，偏离较大。l 主要用于多孔吸附剂中微孔吸附，可以估算微孔容积。Polanyi吸附势理论的发展及应用吸附势理论的发展及应用2（MPTA）lMPTA(Multicomponent Potential Theory of Adsorption)将Polanyi吸附势应用于固液吸附l中心思想是将吸附相中的化学势分为液液与液固相互作用两项之和；下标B代表体相，i代表物质，z为i距吸附剂表面的距离，与分别代表化学势与吸附势。上式左边依次为L-L与L-S作用项。Polanyi吸附势理论的发展及应用吸附势理论的发展及应用(MPTA)Dubinin-Astakhov方程(即L-S项)：上式为吸附势i与距离z之间的定量关系，吸附剂容量Z0为吸附剂多空结构的真实体积，特征能0i为微孔结构的平均孔径。Polanyi吸附势理论的发展及应用吸附势理论的发展及应用（MPTA）表面超量ni的定义：(z)为z处的摩尔密度Polanyi吸附势理论的发展及应用吸附势理论的发展及应用（MPTA）以上三式联立即可得到p(z)与x(z)在吸附相中的分布，进而求得摩尔密度(z),最终得到各物质的表面超量ni (一般取2)Polanyi吸附势理论的发展及应用吸附势理论的发展及应用（MPTA）简化模型：对于两组分体系：假设只有溶质与吸附剂接触，则solvent(z)=0,并有下式成立(L-L项采用SPK3方程)：1代表溶质，2代表溶剂。在此情况下，溶质的表面超量n1一直为正，溶剂的表面超量n2一直为负，这样得到的等温线为U型线；假如表面超量ni有正有负，则说明此时溶剂也与吸附剂有接触，这样得到的等温线为S型线。只保留吸附剂容量Z0与特征能0i两个变量，=2。Polanyi吸附势理论的发展及应用吸附势理论的发展及应用（MPTA）lU型线；l从图中可以看出使用2个变量的简化模型与实验数据符合得很好，同时与使用3个变量的模型相接近；Polanyi吸附势理论的发展及应用吸附势理论的发展及应用（MPTA）lS型线；l线型符合得很好，但具体数据符合得较差。原因可能源于SPK对体系描述的不精确。总总 结结lPolanyi首先以定量表达式形式表达吸附势，使得以定量 研究吸附现象成为可能；lMPTA理论的提出使得对多物质体系的液相吸附现象的定 量研究得以实现；lMPTA对U型吸附可以较好的描述，对S型吸附等温线的偏 离，可以通过改进L-L与L-S相互作用项的表达形式来得到 更好的结果。主要参考文献：1.界面化学基础 赵振国等 化学工业出版社2.Prediction of adsorption from liquid mixtures in microporous media by the potential theory,Matias A.Monsalvo,Elsevier,261,292-2993.G.S.Soave,Chem.Eng.Sci.27,1197-12034.吸附、比表面与孔隙率 S.J.格雷格等著 化学工业出版社 Thank you for your attention!