吸附及吸附过程ppt课件

第一章第一章 吸附及吸附过程吸附及吸附过程1.1.1 1 吸附及吸附平衡吸附及吸附平衡吸附及吸附平衡吸附及吸附平衡吸附作用，物理吸附，化学吸附，吸附作用，物理吸附，化学吸附，吸附作用，物理吸附，化学吸附，吸附作用，物理吸附，化学吸附，吸附势能曲线吸附势能曲线吸附势能曲线吸附势能曲线，吸附平衡，平衡，吸附平衡，平衡，吸附平衡，平衡，吸附平衡，平衡吸附量。吸附量。吸附量。吸附量。1.2 1.2 吸附热力学吸附热力学吸附热力学吸附热力学气体气体气体气体吸附等温线、吸附等（温）压线、等量线，吸附等温方程，吸吸附等温线、吸附等（温）压线、等量线，吸附等温方程，吸吸附等温线、吸附等（温）压线、等量线，吸附等温方程，吸吸附等温线、吸附等（温）压线、等量线，吸附等温方程，吸附热及其测定。附热及其测定。附热及其测定。附热及其测定。1.3 1.3 吸附动力学及动态学吸附动力学及动态学吸附动力学及动态学吸附动力学及动态学吸附速率，吸附传质过程、吸附动力学方程，流出曲线及其测定，吸附速率，吸附传质过程、吸附动力学方程，流出曲线及其测定，吸附速率，吸附传质过程、吸附动力学方程，流出曲线及其测定，吸附速率，吸附传质过程、吸附动力学方程，流出曲线及其测定，吸附传质区、吸附前沿。吸附传质区、吸附前沿。吸附传质区、吸附前沿。吸附传质区、吸附前沿。1 1吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用第一章 吸附及吸附过程1.1 吸附及吸附平衡1吸附材料及应用1.1 1.1 吸附及吸附及吸附及吸附及吸附平衡吸附平衡吸附平衡吸附平衡n n吸附、脱附、吸收、吸着吸附、脱附、吸收、吸着吸附、脱附、吸收、吸着吸附、脱附、吸收、吸着吸附吸附吸附吸附（adsorptionadsorption）一种物质的分子、原子或离子能）一种物质的分子、原子或离子能）一种物质的分子、原子或离子能）一种物质的分子、原子或离子能自自自自动地动地动地动地附着在某附着在某附着在某附着在某固体表面固体表面固体表面固体表面上的现象。或：在任意两相间的上的现象。或：在任意两相间的上的现象。或：在任意两相间的上的现象。或：在任意两相间的界面层界面层界面层界面层，某物质的浓度能，某物质的浓度能，某物质的浓度能，某物质的浓度能自动自动自动自动地发生变化的现象，皆称地发生变化的现象，皆称地发生变化的现象，皆称地发生变化的现象，皆称为为为为吸附。吸附。吸附。吸附。吸附吸附吸附吸附(adsorption)-adsorption)-当当当当两相组成两相组成两相组成两相组成一个体系时，其组成在一个体系时，其组成在一个体系时，其组成在一个体系时，其组成在两相界面两相界面两相界面两相界面(InterfaceInterface)与相内部是不同的，处在与相内部是不同的，处在与相内部是不同的，处在与相内部是不同的，处在两相界面处两相界面处两相界面处两相界面处的成分产生了积蓄的成分产生了积蓄的成分产生了积蓄的成分产生了积蓄(浓缩浓缩浓缩浓缩)。这种现象称为。这种现象称为。这种现象称为。这种现象称为吸附吸附吸附吸附。2 2吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用1.1 吸附及吸附平衡吸附、脱附、吸收、吸着吸附（adsor1.1 1.1 吸附及吸附及吸附及吸附及吸附平衡吸附平衡吸附平衡吸附平衡n n吸附、脱附、吸收、吸着吸附、脱附、吸收、吸着吸附、脱附、吸收、吸着吸附、脱附、吸收、吸着吸附剂吸附剂吸附剂吸附剂(adsorbent)-(adsorbent)-具有吸附能力的物质。如具有吸附能力的物质。如具有吸附能力的物质。如具有吸附能力的物质。如:活性炭。活性炭。活性炭。活性炭。吸附质吸附质吸附质吸附质(adsorbate)-(adsorbate)-被吸附的物质。如被吸附的物质。如被吸附的物质。如被吸附的物质。如:溴。溴。溴。溴。脱附脱附脱附脱附(desorption)-desorption)-已被吸附的原子或分子，返回到液相或已被吸附的原子或分子，返回到液相或已被吸附的原子或分子，返回到液相或已被吸附的原子或分子，返回到液相或气相，称之为解吸或气相，称之为解吸或气相，称之为解吸或气相，称之为解吸或脱附脱附脱附脱附。吸收吸收吸收吸收(absorption)-absorption)-原于或分子从一个相主体均匀地原于或分子从一个相主体均匀地原于或分子从一个相主体均匀地原于或分子从一个相主体均匀地进入进入进入进入另另另另一个相的一个相的一个相的一个相的内部内部内部内部(扩散扩散扩散扩散)，称为，称为，称为，称为吸收吸收吸收吸收。它与吸附是不同的。它与吸附是不同的。它与吸附是不同的。它与吸附是不同的。吸着吸着吸着吸着(sorption)-sorption)-当当当当吸附吸附吸附吸附与与与与吸收吸收吸收吸收同时进行时称为同时进行时称为同时进行时称为同时进行时称为吸着吸着吸着吸着。3 3吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用1.1 吸附及吸附平衡吸附、脱附、吸收、吸着吸附剂(adson n固固固固体体体体表表表表面面面面上上上上的的的的原原原原子子子子或或或或分分分分子子子子与与与与液液液液体体体体一一一一样样样样，受受受受力力力力也也也也是是是是不不不不均均均均匀匀匀匀的的的的，而而而而且且且且不不不不像像像像液液液液体体体体表表表表面面面面分分分分子子子子可以可以可以可以移动移动移动移动。通常它们是。通常它们是。通常它们是。通常它们是定位定位定位定位的。的。的。的。1.11.1吸附及吸附及吸附及吸附及吸附平衡吸附平衡吸附平衡吸附平衡n n 固固固固体体体体表表表表面面面面是是是是不不不不均均均均匀匀匀匀的的的的，即即即即使使使使从从从从宏宏宏宏观观观观上上上上看看看看似似似似乎乎乎乎很很很很光光光光滑滑滑滑，但但但但从从从从原原原原子子子子水水水水平平平平上上上上看看看看是是是是凹凹凹凹凸凸凸凸不不不不平平平平的。的。的。的。由由由由于于于于固固固固体体体体表表表表面面面面原原原原子子子子受受受受力力力力不不不不对对对对称称称称和和和和表表表表面面面面结结结结构构构构不不不不均均均均匀匀匀匀性性性性，它它它它可可可可以以以以吸吸吸吸附附附附气气气气体体体体或或或或液液液液体体体体分分分分子子子子，使使使使表表表表面面面面自自自自由由由由能能能能下下下下降降降降。而而而而且且且且不不不不同同同同的的的的部部部部位位位位吸吸吸吸附附附附和和和和催催催催化化化化的的的的活活活活性性性性不同。不同。不同。不同。(1)(1)形成吸附原因形成吸附原因形成吸附原因形成吸附原因4 4吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用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（1 1）形成吸附原因）形成吸附原因）形成吸附原因）形成吸附原因受力不均匀受力不均匀受力不均匀受力不均匀不平衡力场得到某种程度的补偿不平衡力场得到某种程度的补偿不平衡力场得到某种程度的补偿不平衡力场得到某种程度的补偿固体固体固体固体表面上的表面上的表面上的表面上的原子或原子或原子或原子或分子，不可移动。分子，不可移动。分子，不可移动。分子，不可移动。周围介质中其它的物质粒子周围介质中其它的物质粒子周围介质中其它的物质粒子周围介质中其它的物质粒子1.1.11吸附及吸附及吸附及吸附及吸附平衡吸附平衡吸附平衡吸附平衡固体表面层物质受到指向内部的拉力，这种固体表面层物质受到指向内部的拉力，这种固体表面层物质受到指向内部的拉力，这种固体表面层物质受到指向内部的拉力，这种不平衡力场不平衡力场不平衡力场不平衡力场的存在导致表的存在导致表的存在导致表的存在导致表面面面面吉布斯函数吉布斯函数吉布斯函数吉布斯函数的产生。的产生。的产生。的产生。固体固体固体固体不能不能不能不能通过通过通过通过收缩表面降低收缩表面降低收缩表面降低收缩表面降低表面吉布斯自由能，但它可利用表面吉布斯自由能，但它可利用表面吉布斯自由能，但它可利用表面吉布斯自由能，但它可利用表面的剩表面的剩表面的剩表面的剩余力余力余力余力，从周围介质，从周围介质，从周围介质，从周围介质捕获捕获捕获捕获其它的其它的其它的其它的物质粒子物质粒子物质粒子物质粒子，使其不平衡力场得到某种程，使其不平衡力场得到某种程，使其不平衡力场得到某种程，使其不平衡力场得到某种程度的补偿，致使度的补偿，致使度的补偿，致使度的补偿，致使表面吉布斯函数的降低。表面吉布斯函数的降低。表面吉布斯函数的降低。表面吉布斯函数的降低。5 5吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用（1）形成吸附原因受力不均匀不平衡力场得到某种程度的补偿固体（1 1）形成吸附原因）形成吸附原因）形成吸附原因）形成吸附原因1.1.11吸附及吸附及吸附及吸附及吸附平衡吸附平衡吸附平衡吸附平衡一定一定一定一定T T、p p，被吸附的量随吸附面积的增加而加大。比表面很大的，被吸附的量随吸附面积的增加而加大。比表面很大的，被吸附的量随吸附面积的增加而加大。比表面很大的，被吸附的量随吸附面积的增加而加大。比表面很大的物质，如粉末状或多孔性物质，往往有良好的吸附性能。物质，如粉末状或多孔性物质，往往有良好的吸附性能。物质，如粉末状或多孔性物质，往往有良好的吸附性能。物质，如粉末状或多孔性物质，往往有良好的吸附性能。大多数固体比液体具有更高的表面能。大多数固体比液体具有更高的表面能。大多数固体比液体具有更高的表面能。大多数固体比液体具有更高的表面能。剩余表面能剩余表面能剩余表面能剩余表面能-溶质浓集溶质浓集溶质浓集溶质浓集 6 6吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用（1）形成吸附原因1.1 吸附及吸附平衡一定T、p，被吸附的（2 2）物理吸附）物理吸附）物理吸附）物理吸附分子间力分子间力分子间力分子间力物理吸附（物理吸附（物理吸附（物理吸附（physical adsorption,physisorption)physical adsorption,physisorption)是是是是吸附剂和吸附质之间通过吸附剂和吸附质之间通过吸附剂和吸附质之间通过吸附剂和吸附质之间通过分子间力分子间力分子间力分子间力（范德华力、氢键作用力）范德华力、氢键作用力）范德华力、氢键作用力）范德华力、氢键作用力）相互吸引相互吸引相互吸引相互吸引,形成的吸附现象。形成的吸附现象。形成的吸附现象。形成的吸附现象。吸附吸附吸附吸附(放放放放)热较小热较小热较小热较小为气体冷凝焓数量级，为气体冷凝焓数量级，为气体冷凝焓数量级，为气体冷凝焓数量级，约约约约42kJ42kJ/molmol或更少。或更少。或更少。或更少。例：例：例：例：298.15K298.15K，HH2 2O(g)O(g)在氧化铝上吸附焓在氧化铝上吸附焓在氧化铝上吸附焓在氧化铝上吸附焓 HHmm=-45kJ/mo145kJ/mo1，水蒸气冷，水蒸气冷，水蒸气冷，水蒸气冷凝焓凝焓凝焓凝焓 HHmm -44kJ/mo144kJ/mo1。多数气体物理吸附焓多数气体物理吸附焓多数气体物理吸附焓多数气体物理吸附焓-HHmm25kJ/mo125kJ/mo1，不不不不足以导致化学键断裂。足以导致化学键断裂。足以导致化学键断裂。足以导致化学键断裂。没有选择性没有选择性没有选择性没有选择性任何固体可以吸附任何气体，任何固体可以吸附任何气体，任何固体可以吸附任何气体，任何固体可以吸附任何气体，一般一般一般一般易液化易液化易液化易液化的的的的气体气体气体气体易被吸附易被吸附易被吸附易被吸附，但吸附量，但吸附量，但吸附量，但吸附量会有所不同。会有所不同。会有所不同。会有所不同。易解吸易解吸易解吸易解吸(脱附脱附脱附脱附)吸附作用力吸附作用力吸附作用力吸附作用力较弱较弱较弱较弱，解吸解吸解吸解吸(脱附脱附脱附脱附)较较较较易易易易于进行。于进行。于进行。于进行。1.1.11吸附及吸附及吸附及吸附及吸附平衡吸附平衡吸附平衡吸附平衡7 7吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用（2）物理吸附分子间力物理吸附（physical adso（2 2）物理吸附）物理吸附）物理吸附）物理吸附单层单层单层单层或或或或多层分子吸附多层分子吸附多层分子吸附多层分子吸附-吸附质在吸附剂表面形成吸附质在吸附剂表面形成吸附质在吸附剂表面形成吸附质在吸附剂表面形成单层单层单层单层或或或或多多多多层分子吸附层分子吸附层分子吸附层分子吸附时，其时，其时，其时，其吸附热比较低吸附热比较低吸附热比较低吸附热比较低。吸附质分子和吸附剂。吸附质分子和吸附剂。吸附质分子和吸附剂。吸附质分子和吸附剂表面分子之间的吸附机理，与气体的表面分子之间的吸附机理，与气体的表面分子之间的吸附机理，与气体的表面分子之间的吸附机理，与气体的液化液化液化液化和蒸汽的和蒸汽的和蒸汽的和蒸汽的冷凝冷凝冷凝冷凝时的时的时的时的机理类似机理类似机理类似机理类似。物理吸附过程物理吸附过程物理吸附过程物理吸附过程是是是是可逆的可逆的可逆的可逆的，几乎不需要活化能，几乎不需要活化能，几乎不需要活化能，几乎不需要活化能(即使需要也即使需要也即使需要也即使需要也很小很小很小很小)，吸附和解吸的速度都很快吸附和解吸的速度都很快吸附和解吸的速度都很快吸附和解吸的速度都很快，易达平衡，易达平衡，易达平衡，易达平衡。吸附剂的吸附剂的吸附剂的吸附剂的比表面积比表面积比表面积比表面积和和和和细孔分布影响大细孔分布影响大细孔分布影响大细孔分布影响大。1.1.11吸附及吸附及吸附及吸附及吸附平衡吸附平衡吸附平衡吸附平衡n n总之：物理吸附仅仅是一种总之：物理吸附仅仅是一种总之：物理吸附仅仅是一种总之：物理吸附仅仅是一种物理作用物理作用物理作用物理作用，没有没有没有没有电子转移电子转移电子转移电子转移，没，没，没，没有有有有化学键化学键化学键化学键的的的的生成生成生成生成与破坏，也没有与破坏，也没有与破坏，也没有与破坏，也没有原子重排原子重排原子重排原子重排等。等。等。等。8 8吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用（2）物理吸附单层或多层分子吸附-吸附质在吸附剂表面形成单（3 3）化学吸附）化学吸附）化学吸附）化学吸附作用力作用力作用力作用力是是是是化学键力化学键力化学键力化学键力-化学吸附（化学吸附（化学吸附（化学吸附（chemical adsorption,chemical adsorption,chemisorptionchemisorption )被吸附的被吸附的被吸附的被吸附的分子分子分子分子和吸附剂表面的和吸附剂表面的和吸附剂表面的和吸附剂表面的原子原子原子原子发生发生发生发生化学化学化学化学作用作用作用作用，在吸附质和吸附剂之间发生了，在吸附质和吸附剂之间发生了，在吸附质和吸附剂之间发生了，在吸附质和吸附剂之间发生了电子转移、原子重排电子转移、原子重排电子转移、原子重排电子转移、原子重排或化学键的破坏与生成或化学键的破坏与生成或化学键的破坏与生成或化学键的破坏与生成等现象。等现象。等现象。等现象。吸附热较大吸附热较大吸附热较大吸附热较大 -化学吸附类似于表面化学反应，化学吸附类似于表面化学反应，化学吸附类似于表面化学反应，化学吸附类似于表面化学反应，化学吸附的化学吸附的化学吸附的化学吸附的吸附热接近吸附热接近吸附热接近吸附热接近于化学反应的于化学反应的于化学反应的于化学反应的反应热反应热反应热反应热，比物理吸附大得多，一，比物理吸附大得多，一，比物理吸附大得多，一，比物理吸附大得多，一般都般都般都般都在在在在40 kJ/mol400kJ/mol40 kJ/mol400kJ/mol的范围，典型值的范围，典型值的范围，典型值的范围，典型值200kJ/mol200kJ/mol。选择性比较强选择性比较强选择性比较强选择性比较强-固体表面的固体表面的固体表面的固体表面的活性位活性位活性位活性位只吸附与之可发生反应只吸附与之可发生反应只吸附与之可发生反应只吸附与之可发生反应的气体分子，如的气体分子，如的气体分子，如的气体分子，如酸位酸位酸位酸位吸附吸附吸附吸附碱性碱性碱性碱性分子，反之亦然。分子，反之亦然。分子，反之亦然。分子，反之亦然。1.1.11吸附及吸附及吸附及吸附及吸附平衡吸附平衡吸附平衡吸附平衡9 9吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用（3）化学吸附作用力是化学键力-化学吸附（chemica（3 3）化学吸附）化学吸附）化学吸附）化学吸附化学吸附化学吸附化学吸附化学吸附吸附很稳定，一旦吸附，就吸附很稳定，一旦吸附，就吸附很稳定，一旦吸附，就吸附很稳定，一旦吸附，就不易解吸不易解吸不易解吸不易解吸。吸附需要活化能吸附需要活化能吸附需要活化能吸附需要活化能，吸附与解吸的速率都较小，吸附与解吸的速率都较小，吸附与解吸的速率都较小，吸附与解吸的速率都较小，不易不易不易不易达吸附达吸附达吸附达吸附平衡平衡平衡平衡。温度升高，吸附和解吸速率加快。温度升高，吸附和解吸速率加快。温度升高，吸附和解吸速率加快。温度升高，吸附和解吸速率加快。较高温度，才能发较高温度，才能发较高温度，才能发较高温度，才能发生明显的化学吸附生明显的化学吸附生明显的化学吸附生明显的化学吸附.吸附吸附吸附吸附是是是是单分子层的。单分子层的。单分子层的。单分子层的。化学吸附容量化学吸附容量化学吸附容量化学吸附容量的大小，随被吸附分子的大小，随被吸附分子的大小，随被吸附分子的大小，随被吸附分子和吸附剂表面原子间形成和吸附剂表面原子间形成和吸附剂表面原子间形成和吸附剂表面原子间形成吸附化学键力吸附化学键力吸附化学键力吸附化学键力大小的不同而有差异。大小的不同而有差异。大小的不同而有差异。大小的不同而有差异。表面化学性质表面化学性质表面化学性质表面化学性质和和和和被吸附分子被吸附分子被吸附分子被吸附分子化学性质影响大化学性质影响大化学性质影响大化学性质影响大!1.1.11吸附及吸附及吸附及吸附及吸附平衡吸附平衡吸附平衡吸附平衡n n总之：化学吸附相当于吸附剂表面分子与吸附质分子发生总之：化学吸附相当于吸附剂表面分子与吸附质分子发生总之：化学吸附相当于吸附剂表面分子与吸附质分子发生总之：化学吸附相当于吸附剂表面分子与吸附质分子发生了化学反应，在了化学反应，在了化学反应，在了化学反应，在红外、紫外红外、紫外红外、紫外红外、紫外-可见光谱可见光谱可见光谱可见光谱中会出现中会出现中会出现中会出现新的特征吸新的特征吸新的特征吸新的特征吸收谱带收谱带收谱带收谱带。1010吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用（3）化学吸附化学吸附吸附很稳定，一旦吸附，就不易解吸。1.物理吸附和化学吸附的比较物理吸附和化学吸附的比较物理吸附和化学吸附的比较物理吸附和化学吸附的比较物理吸附物理吸附物理吸附物理吸附化学吸附化学吸附化学吸附化学吸附吸附力吸附力吸附力吸附力 范德华力范德华力范德华力范德华力 化学键力化学键力化学键力化学键力吸附热吸附热吸附热吸附热 较小较小较小较小(液化热液化热液化热液化热)较大较大较大较大选择性选择性选择性选择性 无选择性无选择性无选择性无选择性 有选择性有选择性有选择性有选择性稳定性稳定性稳定性稳定性 不稳定不稳定不稳定不稳定,易解吸易解吸易解吸易解吸 稳定稳定稳定稳定分子层分子层分子层分子层 单分子层或多分子层单分子层或多分子层单分子层或多分子层单分子层或多分子层 单分子层单分子层单分子层单分子层吸附速率吸附速率吸附速率吸附速率 较快较快较快较快 较慢较慢较慢较慢 受温度影响小受温度影响小受温度影响小受温度影响小 受温度影响大受温度影响大受温度影响大受温度影响大受受受受吸附剂的吸附剂的吸附剂的吸附剂的比表面积比表面积比表面积比表面积受受受受表面化学性质表面化学性质表面化学性质表面化学性质和和和和和和和和细孔分布细孔分布细孔分布细孔分布影响大影响大影响大影响大化学性质影响大化学性质影响大化学性质影响大化学性质影响大!1.1.11吸附及吸附及吸附及吸附及吸附平衡吸附平衡吸附平衡吸附平衡1111吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用物理吸附和化学吸附的比较 物理吸附 S+G SGadsorption desorption（4 4）吸附平衡）吸附平衡）吸附平衡）吸附平衡 随着吸附质在吸附剂表面数量的增加解吸速度逐渐加快，随着吸附质在吸附剂表面数量的增加解吸速度逐渐加快，随着吸附质在吸附剂表面数量的增加解吸速度逐渐加快，随着吸附质在吸附剂表面数量的增加解吸速度逐渐加快，当吸附速度和解吸速度相当当吸附速度和解吸速度相当当吸附速度和解吸速度相当当吸附速度和解吸速度相当，即在即在即在即在宏观上宏观上宏观上宏观上当吸附量不再继当吸附量不再继当吸附量不再继当吸附量不再继续增加时，就达到了续增加时，就达到了续增加时，就达到了续增加时，就达到了吸附平衡吸附平衡吸附平衡吸附平衡。1.1.11吸附及吸附及吸附及吸附及吸附平衡吸附平衡吸附平衡吸附平衡1212吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用 S+G SGadsorption desorp（5 5）平衡吸附量）平衡吸附量）平衡吸附量）平衡吸附量 n n达到吸附平衡时吸附剂对吸附质的吸附量称为达到吸附平衡时吸附剂对吸附质的吸附量称为达到吸附平衡时吸附剂对吸附质的吸附量称为达到吸附平衡时吸附剂对吸附质的吸附量称为平衡吸附量平衡吸附量平衡吸附量平衡吸附量。平衡吸附量的平衡吸附量的平衡吸附量的平衡吸附量的大小大小大小大小与与与与吸附剂的物化吸附剂的物化吸附剂的物化吸附剂的物化性能性能性能性能比表面积、孔比表面积、孔比表面积、孔比表面积、孔结构、粒度、化学成分结构、粒度、化学成分结构、粒度、化学成分结构、粒度、化学成分等有关，也与等有关，也与等有关，也与等有关，也与吸附质吸附质吸附质吸附质的的的的物化性能、压物化性能、压物化性能、压物化性能、压力力力力(或浓度或浓度或浓度或浓度)、吸附温度、吸附温度、吸附温度、吸附温度等因素有关。等因素有关。等因素有关。等因素有关。n n 吸附量吸附量吸附量吸附量(amount adsorbed,guantily of substanceamount adsorbed,guantily of substance adsorbedadsorbed）单位质量的吸附剂所吸附气体物质的单位质量的吸附剂所吸附气体物质的单位质量的吸附剂所吸附气体物质的单位质量的吸附剂所吸附气体物质的量量量量。q q（mol/gmol/g或或或或g/g)g/g)单位质量的吸附剂所吸附气体的单位质量的吸附剂所吸附气体的单位质量的吸附剂所吸附气体的单位质量的吸附剂所吸附气体的体积体积体积体积。q q(m(m3 3/g)/g)体积要换算成标准状况体积要换算成标准状况体积要换算成标准状况体积要换算成标准状况(STP-0(STP-0，1atm)!1atm)!1.1.11吸附及吸附及吸附及吸附及吸附平衡吸附平衡吸附平衡吸附平衡1313吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用（5）平衡吸附量 达到吸附平衡时吸附剂对吸附质1.2 吸附热力学吸附热力学（1 1）吸附等温线）吸附等温线）吸附等温线）吸附等温线n n吸附热力学吸附热力学吸附热力学吸附热力学主要研究主要研究吸附过程所能达到的程度问题吸附过程所能达到的程度问题吸附过程所能达到的程度问题吸附过程所能达到的程度问题，通过对吸附剂上吸附质在各种条件下通过对吸附剂上吸附质在各种条件下通过对吸附剂上吸附质在各种条件下通过对吸附剂上吸附质在各种条件下吸附量的研究吸附量的研究吸附量的研究吸附量的研究，得，得，得，得到各种热力学数据。到各种热力学数据。到各种热力学数据。到各种热力学数据。取取取取温度恒定温度恒定温度恒定温度恒定，单位，单位，单位，单位重量重量重量重量吸附剂的吸附量吸附剂的吸附量吸附剂的吸附量吸附剂的吸附量q q和气相中组分的和气相中组分的和气相中组分的和气相中组分的分分分分压压压压P P（单位容积液相中溶质的浓度分子数（单位容积液相中溶质的浓度分子数（单位容积液相中溶质的浓度分子数（单位容积液相中溶质的浓度分子数C C）的平衡关系，用）的平衡关系，用）的平衡关系，用）的平衡关系，用吸附等温线吸附等温线吸附等温线吸附等温线(Adsorption isotherm)表示。表示。表示。表示。吸附剂的表面是不均匀的，被吸附的分子和吸附剂吸附剂的表面是不均匀的，被吸附的分子和吸附剂吸附剂的表面是不均匀的，被吸附的分子和吸附剂吸附剂的表面是不均匀的，被吸附的分子和吸附剂表面分表面分表面分表面分子之间子之间子之间子之间，被吸附的各，被吸附的各，被吸附的各，被吸附的各分子之间分子之间分子之间分子之间的的的的作用力各不相等，作用力各不相等，作用力各不相等，作用力各不相等，吸附等温吸附等温吸附等温吸附等温线的线的线的线的形状形状形状形状也也也也不相同不相同不相同不相同。1414吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用1.2 吸附热力学（1）吸附等温线吸附热力学主要研究吸附过1)1)气体吸附等温线气体吸附等温线气体吸附等温线气体吸附等温线对于一定的吸附剂与吸附质的体系，达到对于一定的吸附剂与吸附质的体系，达到对于一定的吸附剂与吸附质的体系，达到对于一定的吸附剂与吸附质的体系，达到吸附平衡吸附平衡吸附平衡吸附平衡时，时，时，时，吸吸吸吸附量附量附量附量是是是是温度温度温度温度和吸附质和吸附质和吸附质和吸附质压力压力压力压力的函数，即：的函数，即：的函数，即：的函数，即：通常固定一个变量，求出另外两个变量之间的关系，通常固定一个变量，求出另外两个变量之间的关系，通常固定一个变量，求出另外两个变量之间的关系，通常固定一个变量，求出另外两个变量之间的关系，例如：例如：例如：例如：(a a)T T=常数，常数，常数，常数，q q=f f(p p)，吸附，吸附，吸附，吸附等温线等温线等温线等温线。(b b)P P=常数，常数，常数，常数，q q=f f(T T)，吸附，吸附，吸附，吸附等压线等压线等压线等压线。(c c)q q=常数，常数，常数，常数，p p=f f(T T)，吸附，吸附，吸附，吸附等量线等量线等量线等量线。1.21.2吸附热力学吸附热力学吸附热力学吸附热力学n n研究吸附等温线研究吸附等温线研究吸附等温线研究吸附等温线可以得到吸附剂、吸附质的可以得到吸附剂、吸附质的可以得到吸附剂、吸附质的可以得到吸附剂、吸附质的性质性质性质性质以及它们之以及它们之以及它们之以及它们之间间间间相互作用相互作用相互作用相互作用的信息。的信息。的信息。的信息。n n吸附等温线是各类吸附曲线中吸附等温线是各类吸附曲线中吸附等温线是各类吸附曲线中吸附等温线是各类吸附曲线中最重要的最重要的最重要的最重要的，各种，各种，各种，各种吸附理论吸附理论吸附理论吸附理论往往往往往往往往是以其能否给出定量描述一种或几种是以其能否给出定量描述一种或几种是以其能否给出定量描述一种或几种是以其能否给出定量描述一种或几种类型吸附等温线来评价类型吸附等温线来评价类型吸附等温线来评价类型吸附等温线来评价。1515吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用1)气体吸附等温线对于一定的吸附剂与吸附质的体系，达到吸附平吸附等温线类型吸附等温线类型吸附等温线类型吸附等温线类型n nBrunauerBrunauer、L.DemngL.Demng、W.DemngW.Demng和和和和TellerTeller根据大量气体吸附等温线的实根据大量气体吸附等温线的实根据大量气体吸附等温线的实根据大量气体吸附等温线的实验结果，将单一组分验结果，将单一组分验结果，将单一组分验结果，将单一组分气体物理吸附等温线气体物理吸附等温线气体物理吸附等温线气体物理吸附等温线分为五中基本类型（如下图），分为五中基本类型（如下图），分为五中基本类型（如下图），分为五中基本类型（如下图），这种分类法已被公认这种分类法已被公认这种分类法已被公认这种分类法已被公认BDDTBDDT分类分类分类分类，后来，后来，后来，后来，SingSing又增加了一个阶梯型等温又增加了一个阶梯型等温又增加了一个阶梯型等温又增加了一个阶梯型等温线，如右图中的线，如右图中的线，如右图中的线，如右图中的。纵坐标为吸附量，横纵坐标为吸附量，横纵坐标为吸附量，横纵坐标为吸附量，横坐标为相对压力坐标为相对压力坐标为相对压力坐标为相对压力p/pp/p0 0 ，p p为气体吸附平衡压力，为气体吸附平衡压力，为气体吸附平衡压力，为气体吸附平衡压力，p p0 0是气体在吸附温度时是气体在吸附温度时是气体在吸附温度时是气体在吸附温度时的饱和蒸汽压的饱和蒸汽压的饱和蒸汽压的饱和蒸汽压，1.21.2吸附热力学吸附热力学吸附热力学吸附热力学现在通常把等温线分现在通常把等温线分现在通常把等温线分现在通常把等温线分为为为为六六六六类。实际的各种吸类。实际的各种吸类。实际的各种吸类。实际的各种吸附等温线大多是这六类附等温线大多是这六类附等温线大多是这六类附等温线大多是这六类等温线的等温线的等温线的等温线的不同组合不同组合不同组合不同组合。1616吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用吸附等温线类型Brunauer、L.Demng、W.Dem 吸附等温线类型吸附等温线类型n n从从从从吸附等温线吸附等温线吸附等温线吸附等温线可以反映出吸附剂的可以反映出吸附剂的可以反映出吸附剂的可以反映出吸附剂的表面性质、孔分布表面性质、孔分布表面性质、孔分布表面性质、孔分布以及吸附剂与吸以及吸附剂与吸以及吸附剂与吸以及吸附剂与吸附质之间的附质之间的附质之间的附质之间的相互作用相互作用相互作用相互作用等有关信息。等有关信息。等有关信息。等有关信息。1.2 1.2 吸附热力学吸附热力学吸附热力学吸附热力学 型型型型 I-AI-A型型型型称为兰缪尔型吸附等温线，可用称为兰缪尔型吸附等温线，可用称为兰缪尔型吸附等温线，可用称为兰缪尔型吸附等温线，可用单分子层单分子层单分子层单分子层吸附来解释。吸附来解释。吸附来解释。吸附来解释。在在在在2.5nm2.5nm以下微以下微以下微以下微孔吸附剂上的吸附等温线属于这种类型。孔吸附剂上的吸附等温线属于这种类型。孔吸附剂上的吸附等温线属于这种类型。孔吸附剂上的吸附等温线属于这种类型。P/P0q-A-A-A-AA A A A当吸附剂当吸附剂当吸附剂当吸附剂仅仅仅仅有有有有23 nm23 nm以下的以下的以下的以下的微孔微孔微孔微孔时，虽时，虽时，虽时，虽然发生了然发生了然发生了然发生了多层吸附和毛细凝聚现象多层吸附和毛细凝聚现象多层吸附和毛细凝聚现象多层吸附和毛细凝聚现象，而一，而一，而一，而一旦将所有的旦将所有的旦将所有的旦将所有的孔填满孔填满孔填满孔填满后，吸附量便后，吸附量便后，吸附量便后，吸附量便不再不再不再不再随比随比随比随比压而增加，呈现出压而增加，呈现出压而增加，呈现出压而增加，呈现出饱和吸附饱和吸附饱和吸附饱和吸附。相当于在吸相当于在吸相当于在吸相当于在吸附剂表面上只附剂表面上只附剂表面上只附剂表面上只形成单分子层。形成单分子层。形成单分子层。形成单分子层。吸附等温线吸附等温线吸附等温线吸附等温线1717吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用 吸附等温线类型从吸附等温线可以反映出吸附剂的表面性质、孔 吸附等温线类型吸附等温线类型1.21.2吸附热力学吸附热力学吸附热力学吸附热力学 型型型型 I-BI-B型型型型n n固体固体固体固体吸附剂吸附剂吸附剂吸附剂具有超微孔具有超微孔具有超微孔具有超微孔(0.52.0nm)(0.52.0nm)和极微孔和极微孔和极微孔和极微孔(p pg g 凹液面凹液面凹液面凹液面:p pl l 0 0 p p=p pl lp pg g 0 0,0,p p 0 0。凹液面。凹液面。凹液面。凹液面r r 0,0,pp0 0。对于吹起的一个气泡：对于吹起的一个气泡：对于吹起的一个气泡：对于吹起的一个气泡：p p=4 =4 /r r 比如肥皂泡：比如肥皂泡：比如肥皂泡：比如肥皂泡：3636吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用 吸附滞后现象解释1.2 吸附热力学弯曲液面的附加压力的产 吸附滞后现象解释吸附滞后现象解释pppppphr1.21.2吸附热力学吸附热力学吸附热力学吸附热力学n弯曲液面的附加压力的产生弯曲液面的附加压力的产生 p=p=2 2/r=/r=g gh h=h h=2 2/g gr r 这里默认这里默认这里默认这里默认=0=0，（水与玻璃非常，（水与玻璃非常，（水与玻璃非常，（水与玻璃非常亲亲和）和）和）和）若若若若 不不不不为为 0 0，很，很，很，很显显然：然：然：然：h=h=2 2 coscos /g gr r注注注注意意意意：以以以以上上上上推推推推导导导导和和和和结结结结果果果果对对对对液液液液面面面面在在在在毛毛毛毛细细细细管管管管中中中中下降仍然适用。下降仍然适用。下降仍然适用。下降仍然适用。3737吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用 吸附滞后现象解释pppppphr1.2 吸附热力学弯曲 Kelvin(Kelvin(开尔文开尔文开尔文开尔文)公式公式公式公式1.21.2吸附热力学吸附热力学吸附热力学吸附热力学 吸附滞后现象解释吸附滞后现象解释吸附滞后现象解释吸附滞后现象解释n nKelvin(Kelvin(开尔文开尔文开尔文开尔文)认为液体的饱和蒸气压与弯液面的曲率有关。认为液体的饱和蒸气压与弯液面的曲率有关。认为液体的饱和蒸气压与弯液面的曲率有关。认为液体的饱和蒸气压与弯液面的曲率有关。n n半径为半径为半径为半径为 的的的的液滴的饱和蒸气压液滴的饱和蒸气压液滴的饱和蒸气压液滴的饱和蒸气压p p与与与与平液面的饱和蒸气压平液面的饱和蒸气压平液面的饱和蒸气压平液面的饱和蒸气压p p0 0的关系：的关系：的关系：的关系：V Vmm是液体的摩尔体积（是液体的摩尔体积（是液体的摩尔体积（是液体的摩尔体积（molar volumemolar volume）;是液体的表面张力（是液体的表面张力（是液体的表面张力（是液体的表面张力（surface tensionsurface tension）;R R是气体常数；是气体常数；是气体常数；是气体常数；T T是绝对温度。是绝对温度。是绝对温度。是绝对温度。毛细管内或细孔内的液体表面为曲面（右图），毛细管内或细孔内的液体表面为曲面（右图），毛细管内或细孔内的液体表面为曲面（右图），毛细管内或细孔内的液体表面为曲面（右图），曲面的平衡蒸汽压与平液面的蒸汽压不同。曲面的平衡蒸汽压与平液面的蒸汽压不同。曲面的平衡蒸汽压与平液面的蒸汽压不同。曲面的平衡蒸汽压与平液面的蒸汽压不同。设毛细管的半径为设毛细管的半径为设毛细管的半径为设毛细管的半径为r r，液体与毛细管壁的接触角，液体与毛细管壁的接触角，液体与毛细管壁的接触角，液体与毛细管壁的接触角为为为为，弯月液面的曲率半径，弯月液面的曲率半径，弯月液面的曲率半径，弯月液面的曲率半径=r/COS=r/COS，把该式代人，把该式代人，把该式代人，把该式代人到上式得到上式得到上式得到上式得Kelvin(Kelvin(开尔文开尔文开尔文开尔文)公式。公式。公式。公式。Ln(p/p0)=2Vm/RT3838吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用 Kelvin(开尔文)公式1.2 吸附热力学 吸附滞后dr0rK Kelvin(Kelvin(开尔文开尔文开尔文开尔文)公式公式公式公式1.21.2吸附热力学吸附热力学吸附热力学吸附热力学 吸附滞后现象解释吸附滞后现象解释吸附滞后现象解释吸附滞后现象解释P-P-是细孔内液体的饱和蒸气压，是细孔内液体的饱和蒸气压，是细孔内液体的饱和蒸气压，是细孔内液体的饱和蒸气压，P P0 0-是液面为平面时的饱和蒸气压，是液面为平面时的饱和蒸气压，是液面为平面时的饱和蒸气压，是液面为平面时的饱和蒸气压，:液体吸附质的表面张力，液体吸附质的表面张力，液体吸附质的表面张力，液体吸附质的表面张力，:接触角。接触角。接触角。接触角。d:d:孔壁上吸附层的厚度，孔壁上吸附层的厚度，孔壁上吸附层的厚度，孔壁上吸附层的厚度，r r0 0:吸附剂孔径，吸附剂孔径，吸附剂孔径，吸附剂孔径，r rKK:毛细凝结的孔径毛细凝结的孔径毛细凝结的孔径毛细凝结的孔径,r,rKK=r=r0 0-2d-2d 发生发生发生发生凝聚的有效孔半径比凝聚的有效孔半径比凝聚的有效孔半径比凝聚的有效孔半径比实际实际实际实际孔半径减小一个单分于吸附层的厚度孔半径减小一个单分于吸附层的厚度孔半径减小一个单分于吸附层的厚度孔半径减小一个单分于吸附层的厚度。3939吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用dr0rK Kelvin(开尔文)公式1.2 吸附热力学 Kelvin Kelvin（开尔文）公式（开尔文）公式（开尔文）公式（开尔文）公式1.21.2吸附热力学吸附热力学吸附热力学吸附热力学 吸附滞后现象解释吸附滞后现象解释吸附滞后现象解释吸附滞后现象解释根据上式，毛细管根据上式，毛细管根据上式，毛细管根据上式，毛细管内内内内液体的饱和蒸气压比平液体的饱和蒸气压比平液体的饱和蒸气压比平液体的饱和蒸气压比平液面小液面小液面小液面小，于是毛细管内的，于是毛细管内的，于是毛细管内的，于是毛细管内的液面上升，蒸气发生凝聚，这就是液面上升，蒸气发生凝聚，这就是液面上升，蒸气发生凝聚，这就是液面上升，蒸气发生凝聚，这就是毛细管凝聚毛细管凝聚毛细管凝聚毛细管凝聚(capillary condensation)(capillary condensation)。如果固体含如果固体含如果固体含如果固体含中孔中孔中孔中孔和和和和大孔大孔大孔大孔，固体表面就，固体表面就，固体表面就，固体表面就一定会一定会一定会一定会发生发生发生发生毛细管凝聚毛细管凝聚毛细管凝聚毛细管凝聚现象。现象。现象。现象。n n在孔径接近分子大小的在孔径接近分子大小的在孔径接近分子大小的在孔径接近分子大小的微孔微孔微孔微孔内，内，内，内，KelvinKelvin公式公式公式公式不成立不成立不成立不成立。因为微孔内的因为微孔内的因为微孔内的因为微孔内的吸附势吸附势吸附势吸附势远远远远大大大大于于于于平面平面平面平面的的的的van der Waalsvan der Waals势，微孔内势，微孔内势，微孔内势，微孔内凝聚液体凝聚液体凝聚液体凝聚液体的结构的结构的结构的结构和和和和密度密度密度密度都不同于都不同于都不同于都不同于通常的液体通常的液体通常的液体通常的液体，经典的，经典的，经典的，经典的KelvinKelvin公式不适用。公式不适用。公式不适用。公式不适用。4040吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用 Kelvin（开尔文）公式1.2 吸附热力学 吸附滞 ZsigmondyZsigmondy解释解释解释解释吸附和脱附时接触角不同吸附和脱附时接触角不同吸附和脱附时接触角不同吸附和脱附时接触角不同吸附吸附吸附吸附脱附脱附脱附脱附 吸附吸附吸附吸附 脱附脱附脱附脱附p p吸附吸附吸附吸附 p p脱附脱附脱附脱附1.21.2吸附热力学吸附热力学吸附热力学吸附热力学 吸附滞后现象解释吸附滞后现象解释n nZigmondyZigmondy认为认为认为认为:在细孔内吸附时，吸附是在细孔内吸附时，吸附是在细孔内吸附时，吸附是在细孔内吸附时，吸附是润湿润湿润湿润湿固体表面的过程固体表面的过程固体表面的过程固体表面的过程，接触角是前进角，脱附是液体，接触角是前进角，脱附是液体，接触角是前进角，脱附是液体，接触角是前进角，脱附是液体从已润湿的固体表面后退的过程，接触角是后退从已润湿的固体表面后退的过程，接触角是后退从已润湿的固体表面后退的过程，接触角是后退从已润湿的固体表面后退的过程，接触角是后退角。前进角一般大于后退角。角。前进角一般大于后退角。角。前进角一般大于后退角。角。前进角一般大于后退角。n n根据根据根据根据Kelvin Kelvin（开尔文）公式（开尔文）公式（开尔文）公式（开尔文）公式，脱附时的平衡相脱附时的平衡相脱附时的平衡相脱附时的平衡相对压力比吸附时小对压力比吸附时小对压力比吸附时小对压力比吸附时小，出现吸附滞后。，出现吸附滞后。，出现吸附滞后。，出现吸附滞后。但是，也有人认为但是，也有人认为但是，也有人认为但是，也有人认为接触角的变化并不太影响吸附滞后。接触角的变化并不太影响吸附滞后。接触角的变化并不太影响吸附滞后。接触角的变化并不太影响吸附滞后。4141吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用 Zsigmondy解释吸附和脱附时接触角不同吸附脱附吸墨水瓶效应墨水瓶效应墨水瓶效应墨水瓶效应：吸附吸附吸附吸附自半径大的自半径大的自半径大的自半径大的瓶底瓶底瓶底瓶底开始，开始，开始，开始，脱附脱附脱附脱附自半径小的自半径小的自半径小的自半径小的瓶口瓶口瓶口瓶口开始。开始。开始。开始。McBainMcBain解释解释解释解释 p p吸附吸附吸附吸附 p p脱附脱附脱附脱附 1.21.2吸附热力学吸附热力学吸附热力学吸附热力学 吸附滞后现象解释吸附滞后现象解释n n MeBainMeBain 和和和和KramerKramer假设细孔是一个口小腔大的墨水瓶假设细孔是一个口小腔大的墨水瓶假设细孔是一个口小腔大的墨水瓶假设细孔是一个口小腔大的墨水瓶(ink(ink bottleorbottle-neck)bottleorbottle-neck)，如下图所示。，如下图所示。，如下图所示。，如下图所示。吸附从孔内半径大的位置开始，逐步充满细孔。脱附首先从已充满的、吸附从孔内半径大的位置开始，逐步充满细孔。脱附首先从已充满的、吸附从孔内半径大的位置开始，逐步充满细孔。脱附首先从已充满的、吸附从孔内半径大的位置开始，逐步充满细孔。脱附首先从已充满的、半径小的孔口开始。半径小的孔口开始。半径小的孔口开始。半径小的孔口开始。根据根据根据根据KelvinKelvin公式，脱附时的平衡压力小于吸附时的平公式，脱附时的平衡压力小于吸附时的平公式，脱附时的平衡压力小于吸附时的平公式，脱附时的平衡压力小于吸附时的平衡压力。衡压力。衡压力。衡压力。孔口处的吸附量比孔内的吸附量小，尽管吸附量几孔口处的吸附量比孔内的吸附量小，尽管吸附量几孔口处的吸附量比孔内的吸附量小，尽管吸附量几孔口处的吸附量比孔内的吸附量小，尽管吸附量几乎不变，却产生平衡压力差，出现吸附滞后。乎不变，却产生平衡压力差，出现吸附滞后。乎不变，却产生平衡压力差，出现吸附滞后。乎不变，却产生平衡压力差，出现吸附滞后。4242吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用墨水瓶效应：吸附自半径大的瓶底开始，McBain解释 Cohan解释解释解释解释1.21.2吸附热力学吸附热力学吸附热力学吸附热力学 吸附滞后现象解释吸附滞后现象解释n nFosterFoster和和和和CohanCohan假设细孔是一个假设细孔是一个假设细孔是一个假设细孔是一个两端开口的圆筒两端开口的圆筒两端开口的圆筒两端开口的圆筒，吸附时，吸附时，吸附时，吸附时弯月形液面弯月形液面弯月形液面弯月形液面的的的的形成过程和脱附时弯月形液面的消失过程不同。形成过程和脱附时弯月形液面的消失过程不同。形成过程和脱附时弯月形液面的消失过程不同。形成过程和脱附时弯月形液面的消失过程不同。Foster 和和 Cohan说明吸附滞后机理的圆筒形孔说明吸附滞后机理的圆筒形孔吸附时首先在孔壁上形成很薄的吸附膜，弯月形液面形状和圆筒内侧吸附时首先在孔壁上形成很薄的吸附膜，弯月形液面形状和圆筒内侧吸附时首先在孔壁上形成很薄的吸附膜，弯月形液面形状和圆筒内侧吸附时首先在孔壁上形成很薄的吸附膜，弯月形液面形状和圆筒内侧形状相同形状相同形状相同形状相同 图图图图(a)(a)。4343吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用 Cohan解释1.2 吸附热力学 吸附滞后现象解释FoCohan解释解释解释解释1.21.2吸附热力学吸附热力学吸附热力学吸附热力学 吸附滞后现象解释吸附滞后现象解释Foster 和和 Cohan说明吸附滞后机理的圆筒形孔说明吸附滞后机理的圆筒形孔随着吸附量增加，吸附膜随着吸附量增加，吸附膜随着吸附量增加，吸附膜随着吸附量增加，吸附膜按按按按图图(a a)图图 (b)(b)图图(c)(c)的的的的顺顺序序序序变变厚厚厚厚，最后形，最后形，最后形，最后形成很厚的成很厚的成很厚的成很厚的凹透凹透凹透凹透镜镜状的液相状的液相状的液相状的液相 图图(d)(d)。这时这时液相两端的液相两端的液相两端的液相两端的弯月液面半径弯月液面半径弯月液面半径弯月液面半径在接触在接触在接触在接触角角角角为为0 0时时就就就就等于孔半径等于孔半径等于孔半径等于孔半径r r。脱附脱附脱附脱附时时，凹透，凹透，凹透，凹透镜镜状的液相逐状的液相逐状的液相逐状的液相逐渐渐变变薄薄薄薄，形成，形成，形成，形成两个隔着薄液膜的弯月液面两个隔着薄液膜的弯月液面两个隔着薄液膜的弯月液面两个隔着薄液膜的弯月液面，这这种弯月液面在吸附种弯月液面在吸附种弯月液面在吸附种弯月液面在吸附时时并不能形成。并不能形成。并不能形成。并不能形成。可见，吸附弯可见，吸附弯可见，吸附弯可见，吸附弯月液面和脱附月液面和脱附月液面和脱附月液面和脱附弯弯弯弯月液面的形成方月液面的形成方月液面的形成方月液面的形成方式不同，式不同，式不同，式不同，于是于是于是于是产产产产生吸附滞后生吸附滞后生吸附滞后生吸附滞后。4444吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用 Cohan解释1.2 吸附热力学 吸附滞后现象解释FoCohan解释解释解释解释吸附脱附吸附开始的毛细凝聚在圆柱形的孔壁上进行吸附开始的毛细凝聚在圆柱形的孔壁上进行吸附开始的毛细凝聚在圆柱形的孔壁上进行吸附开始的毛细凝聚在圆柱形的孔壁上进行。r r1 1=脱附开始时从孔口的球形弯月液面开始脱附开始时从孔口的球形弯月液面开始脱附开始时从孔口的球形弯月液面开始脱附开始时从孔口的球形弯月液面开始1.21.2吸附热力学吸附热力学吸附热力学吸附热力学 吸附滞后现象解释吸附滞后现象解释4545吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用吸附材料及应用 Cohan解释吸附脱附吸附开始的毛细凝聚在圆柱形的孔壁上p1.21.2吸附热力学吸附热力学吸附热力学吸附热力学 滞后环的形状与孔结构滞后环的形状与孔结构滞后环的形状与孔结构滞后环的形状与孔结构n n孔的形状、孔径大小及不同吸附等温线的形状、滞后环的孔的形状、孔径大小及不同吸附等温线的形状、滞后环的孔的形状、孔径大小及不同吸附等温线的形状、滞后环的孔的形状、孔径大小及不同吸附等温线的形状、滞后环的形状、位置也不相同。形状、位置也不相同。形状、位置也不相同。形状、位置也不相同。de Boerde Boer将吸附滞后环分为将吸附滞后环分为将吸附滞后环分为将吸附滞后环分为5 5种类型。种类型。种类型。种类型。qP/PS0两端开口孔径均匀两端开口孔径均匀两端开口孔径均匀两端开口孔径均匀 A A A A类滞后环类滞后环类滞后环类滞后环的特点是吸附线和脱附线在的特点是吸附线和脱附线在的特点是吸附线和脱附线在的特点是吸附线和脱附线在中中中中等相对压力等相对压力等相对压力等相对压力范围内有范围内有范围内有范围内有较陡较陡较陡较陡的变化，且两线大的变化，且两线大的变化，且两线大的变化，且两线大致致致致平行平行平行平行。两端开口的两端开口的两端开口的两端开口的均匀圆管状孔均匀圆管状孔均匀圆管状孔均匀圆管状孔是这类滞后环反是这类滞后环反是这类滞后环反是这类滞后环反映的孔的典型代表。如两端开口的不规则映的孔的典型代表。如两端开口的不规则映的孔的典型代表。如两端开口的不规则映的孔的典型代表。如两端开口的不规则筒筒筒筒形、菱形、方形、均匀珠串形孔形、菱形、方形、均匀珠串形孔形、菱形