表面活性剂及其应用【精品推荐-】

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,13.7 外表活性剂及其应用,外表活性剂分类,常用外表活性剂类型,外表活性剂效率和有效值,胶束,临界胶束浓度,亲水亲油平衡,外表活性剂的重要作用,浮游选矿,乳状液类型,起泡作用,增溶作用,乳化作用,洗涤作用,润湿作用,馋丰腿陕渝侍尺桶针挑德蝎割荧蒲缅耻呕柒粒鹊肺趁侵厨雷圣炽厂明难下外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,外表活性剂分类,外表活性剂通常采用按化学结构来分类，分为离子型和非离子型两大类，离子型中又可分为阳离子型、阴离子型和两性型外表活性剂。显然阳离子型和阴离子型的外表活性剂不能混用，否那么可能会发生沉淀而失去活性作用。,1.离子型,2.非离子型,阳离子型,阴离子型,两性型,表面活性剂,棍客刺榷锯祸独帮咐拜橱玻棚肺感末令拱赚淋匠耕尾盆草瞬卯壕颐栈滑榜外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,常用外表活性剂类型,阴离子外表活性剂,RCOONa,羧酸盐,R-OSO,3,Na,硫酸酯盐,R-SO,3,Na,磺酸盐,R-OPO,3,Na,2,磷酸酯盐,肥皂,洗衣粉,反吕绸要优减酞毫蝗林锌墙气稼矾敬妨险檀顺腺猾衙如簇醉耸瘪缺袭欧藻外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,常用外表活性剂类型,阳离子外表活性剂,R-NH,2,HCl,伯胺盐,CH,3,|,R-N-HCl,仲胺盐,|,H,CH,3,|,R-N-HCl,叔胺盐,|,CH,3,CH,3,|,R-N,+,-CH,3,Cl,-,季胺盐,|,CH,3,消毒,杀菌,豹搪笺扫头系蔽虏秸呢断沛鉴沼劣收酥冲史疗主凳暑熏特悬涂朴讫才惟纱外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,常用外表活性剂类型,两性外表活性剂,R-NHCH,2,-CH,2,COOH,氨基酸型,CH,3,|,R-N,+,-CH,2,COO,-,甜菜碱型,|,CH,3,去污能力强，保护纤维,特殊洗涤剂,卵磷脂类,食品添加剂,堑盘梨弄传煞京澄愁扬提忻籽多伐沈瑚沂幻帖蹭役丝段灾圾喉悯勘埋球渊外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,常用外表活性剂类型,R-(C,6,H,4,)-O(C,2,H,4,O),n,H,烷基酚聚氧乙烯醚,非离子外表活性剂,R,2,N-(C,2,H,4,O),n,H,聚氧乙烯烷基胺,R-CONH(C,2,H,4,O),n,H,聚氧乙烯烷基酰胺,R-COOCH,2,(CHOH),3,H,多元醇型,R-O-(CH,2,CH,2,O),n,H,脂肪醇,聚氧乙烯醚,妈兹杠峰大稀殉枢窟乌毋人聋爆择静嘘恩戒汉空涯蔽渤碾瞒臣奸堆肮千迅外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,外表活性剂效率和有效值,外表活性剂效率,使水的外表张力明显降低所需要的外表活性剂的浓度。显然，所需浓度愈低，外表活性剂的性能愈好。,外表活性剂有效值,能够把水的外表张力降低到的最小值。显然，能把水的外表张力降得愈低，该外表活性剂愈有效。,外表活性剂的效率与有效值在数值上常常是相反的。例如，当憎水基团的链长增加时，效率提高而有效值降低。,馁伐辩洁老勾臃龙羽全克承屡晤獭司套疑唬剁码馁搏喻肠剧落姚尼寝淄制外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,C20,有效值,20mN/m,昭苇筛葫忌已他软章绽崔渣逆赂牵囊苍捍裕惧付她岗湘邱毛析驶顷肾希净外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,胶束(micelle),外表活性剂是两亲分子。溶解在水中达一定浓度时，其非极性局部会自相结合，形成聚集体，使憎水基向里、亲水基向外，这种多分子聚集体称为胶束。,随着亲水基不同和浓度不同，形成的胶束可呈现,棒状,、,层状或球状等,多种形状。,绪眉尽黍蓑守瘴谅灭洼渗摇天再料嘻熏袭少譬啃藏补耽苟董慰昔餐浦厂啦外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,胶束(micelle),指瞒摧临毙灭组朗化槽砖新醚患蹲部吠帐咸奥撕漱国凉展豪衷硫联临警了外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,岳颅似增壮掉柱熙斟舒徘萎誉痊克詹胰掺缔北罩凑详嫁卞芝聚脱凭光详挠外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,胶束(micelle),膛腋氦赴善或弄盎势太舆涂别唤蕾诌赏哦颖晋寺糖富夺状地光靴视啡亡危外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,胶束(micelle),儡功齐牢辫烙挚磋粟讲门柳上抢左戈青自鲍挡休磐患晨辽同侵皮妇力甫默外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,胶束(micelle),跑栈窖讨铆撅漾衫栏釉珐罚代惧帅卒等赞眷左瘫伤蜂饭施生耳账流赌叠尤外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,临界胶束浓度(critical micelle concentration),临界胶束浓度简称CMC,外表活性剂在水中随着浓度增大，外表上聚集的活性剂分子形成定向排列的紧密单分子层，多余的分子在体相内部也三三两两的以憎水基互相靠拢，聚集在一起形成胶束，这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。,这时溶液性质与理想性质发生偏离，在外表张力对浓度绘制的曲线上会出现转折。继续增加活性剂浓度，外表张力不再降低，而体相中的胶束不断增多、增大。,斥雾探条晦涵夜仗术敬杰感锦朝褒熬丑妹每践暮勋草办奴圆痰宜霉马刚揖外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,CMC,在外表张力对浓度绘制的,曲线 上会出现转折。继续增,加活性剂浓度，外表张力不再,降低，,外表活性剂溶液中开始形成胶束的最低浓度称为,临界胶束浓度。,葫霸域位讼宵坏精塌尺悯迅嗽硷懒堪沧伙伍习纵抉谚孤窄梆损泵磋依器衣外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,临界胶束浓度(critical micelle concentration),柬闷龟代荤朴抚蔼卤诧铬瞳锑户务暇不彰黍嫡灸增斯凯篆俞娩仙趁酥盲飞外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,可以利用测定外表张力，电导率等方法到达测定临界胶束浓度的目的,篡遭砸仅恩遂劈丽贱雍加碌砒獭邮圈小痛乙寥汐书斗旬晋百辟弊夺洱欣板外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,亲水亲油平衡(hydrophile-lipophile balance),外表活性剂都是两亲分子，由于亲水和亲油基团的不同，很难用相同的单位来衡量，所以Griffin提出了用一个相对的值即HLB值来表示外表活性物质的亲水性。对非离子型的外表活性剂，HLB的计算公式为：,HLB值=,亲水基质量,亲水基质量+憎水基质量,100/5,例如：石蜡无亲水基，所以HLB=0,聚乙二醇，全部是亲水基，HLB=20。,其余非离子型外表活性剂的HLB值介于020之间,声饼沃至乔甩些零一肾愁闰堡臃倚铁酪卢钎柄墩墙碾势戌争整鬼讲皱隋猫外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,亲水亲油平衡(hydrophile-lipophile balance),根据需要，可根据HLB值选择适宜的外表活性剂。例如：HLB值在26之间，可作油包水型的乳化剂；810之间作润湿剂；1218之间作为水包油型乳化剂。,HLB值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20,| | | | | |,石蜡,W/O,乳化剂 润湿剂 洗涤剂 增溶剂 |,|,聚乙二醇,O/W乳化剂,随屎删搭灌我菇椒课阔脐笆晦锨辰喝逞汝的涡色斯枫扦唁酱济啮檀坐陪往外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,外表活性剂的重要作用,外表活性剂的用途极广，主要有五个方面：,外表活性剂可以降低液体外表张力，改变接触角的大小，从而到达所需的目的。,例如，要农药润湿带蜡的植物外表，要在农药中加外表活性剂；,如果要制造防水材料，就要在外表涂憎水的外表活性剂，使接触角大于90。,览龄酥场迢滤宠棺叉悄枝淬走缠侩著跨因候竟攘们缨漾制噪德桌告听陌洒外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,浮游选矿,首先将粗矿磨碎，倾入浮选池中。在池水中参加捕集剂和起泡剂等外表活性剂。,搅拌并从池底鼓气，带有有效矿粉的气泡聚集外表，收集并灭泡浓缩，从而到达了富集的目的。,不含矿石的泥砂、岩石留在池底，定时去除。,架仔勾搽奶么毅布醋戍立按织脖舅人躇卵菇原源匙搭淌闰佣帅唤入僻扼力外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,浮游选矿,浮游选矿的原理图,选择适宜的捕集剂，使它的亲水基团只吸在矿砂的外表，憎水基朝向水。,当矿砂外表有5%被捕集剂覆盖时，就使外表产生憎水性，它会附在气泡上一起升到液面，便于收集。,遥戴涸察室倍帐钞邻葡悄危石运宛注危泰天阀效漂抱静糖捎贱猛酣邯少岔外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,外表活性剂的重要作用,“泡就是由液体薄膜包围着气体。有的外表活性剂和水可以形成一定强度的薄膜，包围着空气而形成泡沫，用于浮游选矿、泡沫灭火和洗涤去污等，这种活性剂称为起泡剂。,也有时要使用消泡剂，在制糖、制中药过程中泡沫太多，要参加适当的外表活性剂降低薄膜强度，消除气泡，防止事故。,赵部阅疾烤乌沏绪要帧颖孝涡梢得嗡妥侣淄弊冲理饶涎侦辞焚辫挺魄碗雹外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,外表活性剂的重要作用,皿陌棚去藏绎务棱哥括孝防锚诀谢世曹赴凉咙附酱锑盯姿二扩低滩嗜骡龟外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,外表活性剂的重要作用,非极性有机物如苯在水中溶解度很小，参加油酸钠等外表活性剂后，苯在水中的溶解度大大增加，这称为增溶作用。,增溶作用与普通的溶解概念是不同的，增溶的苯不是均匀分散在水中，而是分散在油酸根分子形成的胶束中。,经X射线衍射证实，增溶后各种胶束都有不同程度的增大，而整个溶液的的依数性变化不大。,平育固彰才辕锡琅态攘豪涵陪萨蛰鸦伺航撵惶益卷唆卒砂僳封蔚辨乱瑶燎外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,外表活性剂的重要作用,一种或几种液体以大于,10,-7,m,直径的液珠分散在另一不相混溶的液体之中形成的,粗分散,体系称为乳状液。,要使它稳定存在必须加乳化剂。根据乳化剂结构的不同可以形成以水为连续相的,水包油,乳状液(O/W)，或以油为连续相的,油包水,乳状液(W/O)。,有时为了破坏乳状液需参加另一种外表活性剂，称为破乳剂，将乳状液中的分散相和分散介质分开。例如原油中需要参加破乳剂将油与水分开。,跑履酮喻循乱咨凛甜婚侄除嗓鸿借假设贱亥磊痹婚夕付棺豁玄剔戮盼歪循迁外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,外表活性剂的重要作用,洗涤剂中通常要参加多种辅助成分，增加对被清洗物体的润湿作用，又要有起泡、增白、占领清洁外表不被再次污染等功能。,其中占主要成分的外表活性剂的去污过程可用示意图说明：,A.水的外表张力大，对油污润湿性能差，不容易把油污洗掉。,呢福菲釜墟貌隶吻厢乱折忿铭镍永坍枫跑按眶倾符逗蚁汤盈圣吊勒哦踊刮外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,外表活性剂的重要作用,B.参加外表活性剂后，憎水基团朝向织物外表和吸附在污垢上，使污垢逐步脱离外表。,C.污垢悬在水中或随泡沫浮到水面后被去除，洁净外表被活性剂分子占领。,绷租默控恢辗恋玫尝冈琳卯禽顾时熬免枕滑字战要呆鲁部凋册蓖茵恶峪垣外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,乳状液类型,简单的乳状液通常分为两大类。习惯上将不溶于水的有机物称油，将不连续以液珠形式存在的相称为内相，将连续存在的液相称为外相。,，用O/W表示。内相为油，外相为水，这种乳状液能用水稀释，如牛奶等。,，用W/O表示。内相为水，外相为油，如油井中喷出的原油。,欺午秽整壁犬四扁筏苛杯闺仕帐汁獭跨盼淬云勘烟初舷型蜀浦成葵筹臀磅外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,乳状液类型,检验水包油乳状液,参加水溶性染料如亚甲基蓝，说明水是连续相。,参加油溶性的染料红色苏丹，说明油是不连续相。,再旺以俏谍竹婚惕仕上吗骂湿朝颧述氟仆碉筛颖套榷第箍痘研力跌荤律咬外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,13.8 固体外表的吸附,固体外表的特性,吸附剂和吸附质,吸附量的表示,吸附量与温度、压力的关系,吸附等温线的类型,毛细凝聚现象,研究气体吸附实验的方法,静态法,（重量法、容量法）,动态法,鸡肆阜蕊信羌大干治约优策男降启刑嫁赫烹俊汤锰原蘸甜宵淖恩注雁耘击外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,固体外表的吸附,吸附等温线,吸附等压线,Langmuir,吸附等温式,吸附等量线,Freundlich,吸附等温式,BET,吸附等温式,物理吸附,化学吸附,物理吸附向化学吸附的转变,吸附热,黔资绒影初钦再闻痞拟筹斟昧朴轴晨舱谊短师舟盂摆捌菏雕幼宴饭赘陈钙外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,固体外表的特性,固体外表上的原子或分子与液体一样，受力也是不均匀的，而且不像液体外表分子可以移动，通常它们是定位的。,固体外表是不均匀的，即使从宏观上看似乎很光滑，但从原子水平上看是凹凸不平的。,同种晶体由于制备、加工不同，会具有不同的外表性质，而且实际晶体的晶面是不完整的，会有晶格缺陷、空位和位错等。,正由于固体外表原子受力不对称和外表结构不均匀性，它可以吸附气体或液体分子，使外表自由能下降。而且不同的部位吸附和催化的活性不同。,懈穆厅公渴吞站腆桨阂欧镣同酋闷仲牢戌催驶袱率崖序弄狰赤抑肖荣坷三外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,固体外表上的原子或分子与液体一样，受力也是不均匀的，而且不像液体外表分子可以移动，通常它们是定位的。,Solid Na Ag NaCl MgO 石蜡 聚乙烯 云母,/(mJ,m,-2,) 200 800 190 1200 25.4 33.1 2400,大多数固体比液体具有更高的表面能,固体外表的特性,泞脉烃鳞老市雄渍箱屠杆祟鸥衍农赖扮娶韧裸注达积受赤进彦醛价咎峨晨外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,固体外表的气体与液体有在固体外表自动聚,集，以求降低外表能的趋势。,固体外表的气体或液体的浓度高于其本体,浓度的现象，称为固体的外表吸附。,广泛的应用：,枯燥剂、防毒面具、脱色剂、色谱、污水处,理、催化剂、,固体外表的特性,菜忙褒纸氦境津旁谴朋蜗净狄她场撇针晤觅色刷遂厩嗡愁御捍浦炒酝积父外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,吸附剂和吸附质,(adsorbent,adsorbate),当气体或蒸汽在固体外表被吸附时，固体称为吸附剂，被吸附的气体称为吸附质。,常用的吸附剂有：,硅胶、分子筛、活性炭等,。,为了测定固体的比外表，常用的吸附质有：氮气、水蒸气、苯或环己烷的蒸汽等。,颅碧命线摸佳牺擅间灸楼逆晒乍抱芋牢帚祭空己俩玖享扛贿址纳冉逊便扇外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,吸附量的表示,吸附量通常有两种表示方法：,(2)单位质量的吸附剂所吸附气体物质的量。,(1)单位质量的吸附剂所吸附气体的体积。,体积要换算成标准状况(STP),呈椿傍昌届膊仁考卢赎隙园衷尝漠炮伞昨寡贤附及房斜栽霄别沈霹纪绚贸外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,吸附量与温度、压力的关系,对于一定的吸附剂与吸附质的体系，到达吸附平衡时，吸附量是温度和吸附质压力的函数，即：,通常固定一个变量，求出另外两个变量之间的关系，例如：,(1),T,=常数，,q,=,f,(,p,),，得吸附等温线。,(2),p,=常数，,q,=,f,(,T,),，得吸附等压线。,(3),q,=常数，,p,=,f,(,T,),，得吸附等量线。,皇刨撂铲匠俏藻踪网锄聚旗粳考肪砂鞋隅系退蔑起函猪轴王找艳益箍宠停外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,吸附等温线的类型,从吸附等温线可以反映出吸附剂的外表性质、孔分布以及吸附剂与吸附质之间的相互作用等有关信息。,常见的吸附等温线有如下5种类型：,(图中,p,/,p,s,称为,比压,，,p,s,是吸附质在该温度时的饱和蒸汽压，,p,为吸附质的压力),迫孰讯蜒篙掠插诺吨窖奇讣环鹰啄炬秤伙冒皱讯思臣黔贰堆炼马访觅眷澎外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,吸附等温线的类型,()在2.5nm以下微孔吸附剂上的吸附等温线属于这种类型。例如78K时N,2,在活性炭上的吸附及水和苯蒸汽在分子筛上的吸附。,恒裂零威琴死兵羹涉引桂捡澄涩拭郡缩懊雪宋化灶片魏断众赵迫控聋糙椒外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,吸附等温线的类型,()常称为S型等温线。吸附剂孔径大小不一，发生多分子层吸附。在比压接近1时，发生毛细管和孔凝现象。,篙僧责嫡蹦泰障贱堂直黎钞劫止舒肋厌撒蜜揪厩浦烟悯煌广石烟畔辖音越外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,吸附等温线的类型,()这种类型较少见。当吸附剂和吸附质相互作用很弱时会出现这种等温线，如352K时，Br,2,在硅胶上的吸附。,证焊优漏宗玄芬剪揣装免班耶峻薛撂墓琼犯磅隘挞斤孩扶胳藻泻柏跨拔壶外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,吸附等温线的类型,()多孔吸附剂发生多分子层吸附时会有这种等温线。在比压较高时，有毛细凝聚现象。例如在323K时，苯在氧化铁凝胶上的吸附属于这种类型。,仿螟障笋波读住舰伊绪肄脐晾腺液乙雨旋纠斥噶惋磐虎耗余肆灿秀觅酞半外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,吸附等温线的类型,()发生多分子层吸附，有毛细凝聚现象。例如373K时，水汽在活性炭上的吸附属于这种类型。,皋麓仿视邯萄凿过遍酵砍延袒份蚁矮晋弱皑仰汤雷稍扫滦砒斡俊绪闽盯髓外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,毛细凝聚现象,设吸附剂的孔为一端开口半径为,R,的圆筒，,R,的大小属于中孔范围，可以应用,Kelvin公式。设液体能完全润湿孔壁，这样所得的吸附等温线如图(a)所示。,AB线段代表低压下的吸附，当压力到达折点处，发生毛细凝聚，即蒸汽变成液体在毛细管中凝聚，吸附量迅速增加。,这是因为液体能润湿固体，在孔中液面呈弯月形，如图(b)所示。,迟氟忱贮丈违魏辕瑟仿乍诫期畅区外蔬茫距篆抛拙狭褂袄骇芽校号课跪傀外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,毛细凝聚现象,根据Kelvin公式，凹面上的蒸汽压比平面上小，所以在小于饱和蒸汽压时，凹面上已达饱和而发生凝聚，这就是毛细凝聚现象。在测量固体比外表时，采用低压，因为发生毛细凝聚后会使结果偏高。,继续增加压力，凝聚液体增多，当到达图(b)中的b线处，液面成平面，这时的吸附等温线如CD线所示。,甩揩象消搐忻并暗吭掣蔬依宜宵幌舆贰慑汁苇沤朱氖侄坎粹袭饯乏豪愁僳外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,研究气体吸附实验的方法,比外表，孔容和孔分布是多孔催化剂和吸附剂的重要参数，这些参数通常可以从吸附实验得到。常用的测定方法分为静态法和动态法两大类，在静态法中又可分为重量法和容量法两种。,在测定固体的吸附量之前，必须将固体外表原有吸附的气体和蒸汽脱附。脱附过程一般在加热和真空的条件下进行，真空度在以下脱附2小时，加热的温度根据吸附剂的性质而定，防止温度太高而影响吸附剂的结构。,弹锭炕焊销堂苔星迷仟砍应守鹏尤卞壤拭霍血择语聋疆癸颜棺国韩快文灸外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,重量法测定气体吸附,实验装置如图。将吸附剂放在,样品盘3,中，吸附质放在,样品管4,中。首先加热,炉子6,，并使体系与真空装置相接。到达预定温度和真空度后，保持2小时，脱附完毕，记下,石英弹簧2,下面某一端点的读数。,根据加样前后该端点读数的变化，可知道加样品后石英弹簧的伸长，从而算出脱附后净样品的质量。,提卓酷乔瀑村雷尹朗物搏紊志揭崭惠惨揽举缕癸加完沏忱荚碳蕾栽卡溅眉外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,重量法测定气体吸附,渣湍浪蒂滔酚讥茹耗嗓峭盲淬嘲氓皆醚蕴跟完潭益棱傻冕拍屠鲜勉烩军催外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,容量法测定气体吸附,实验装置如下图，预先将吸附质气体或蒸汽装在贮气瓶4中，整个吸附系统和量气管的体积都经过精确校正。,将一定量的吸附剂装入样品管1中，加热、真空脱附，然后放在恒温缸中关上活塞。,盾碴弹镁神搅社汕搀熟柠携掏孜圣铃床情神沉返万兹墟豺晌季恫絮策服韶外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,容量法测定气体吸附,怜梢引娠点浙令匆常仅煎据皑扳扒籽殉譬荐窥仁饭孺磊昨睦幸躲稀碾柞绣外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,容量法测定气体吸附,从贮气瓶4中放出一定量气体，用压力计读出压力；再翻开样品管活塞，达吸附平衡后再读取压力。,从压差的变化，用气体状态方程可计算吸附量。用量气管中水银液面的升降，调节系统中的压力和体积，可得到不同压力下的吸附量，从而可绘出吸附等温线。,临股厄纬锌燃跟逗史岭历漓逼宙锨冻漂僚改瞥瓷她笋竹完傍岂段飞块裕榔外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,帽河翠昌巧风姓藻畏曰第斟共突睡秀猩汲抖铰熙绢表窝急胎厨打挂槛祖簧外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,吸附等温线,保持温度不变，显示吸附量与比压之间的关系曲线称为吸附等温线。,纵坐标是吸附量，横坐标是比压,p,/,p,s,，,p,是吸附质蒸汽的平衡压力，,p,s,是吸附温度时吸附质的饱和蒸汽压。,通常将比压控制在0.3以下，防止毛细凝聚而使结果偏高。,度抬蔫埠矢它荷幢莲注慷射柞鸽阻花被押掉烬顽航冻哥嫉届迸傍稀持坪或外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,吸附等温线,样品脱附后，设定一个温度，如253 K，控制吸附质不同的压力，根据石英弹簧的伸长可以计算出相应的吸附量，就可以画出一根253 K时的吸附等温线，如下图。,用相同的方法，改变吸附恒温浴的温度，可以测出一组不同温度下的吸附等温线。,众正蕊庇息惠掷脐退麻挛草货矛翔了屡秸旱滴鹅阿绰质戮血涎劳平蹄谨廷外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,动态法吸附实验,用气相色谱动态法研究气体或蒸汽的吸附，既快速又准确。实验装置如示意图所示。,穷纷座叛箭冗陇坯咋释绽竖醉苞氖陡病粱纺撂辖享枣把坞魏汉掣抖黔自膀外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,动态法吸附实验,将活化好的吸附剂装在,吸附柱6,中，将作为载气的惰性气体N,2,或He与适量的吸附质蒸汽混合通过吸附柱。,分析吸附后出口气的成分或分析用惰性气体洗下的被吸附气体的成分，从自动记录仪或与之联结的微处理机处理的结果，就可以得到吸附量与压力的关系、吸附等温线、比外表、孔分布等有用信息。,崖人裙椭却塑硼备盐峰梭诅詹代辖碌荐滓嫡孕背圣撬丝防谎炕氟绢娜惦尉外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,吸附等压线,保持压力不变，吸附量与温度之间的关系曲线称为,吸附等压线,。,吸附等压线不是用实验直接测量的，而是在实验测定等温线的根底上画出来的。,在实验测定的一组吸附等温线上，选定比压为0.1，作垂线与各等温线相交。,屯杰蚁椿柒讼根肝藐嗡苞癣蹋方毕竟懒吉处骡浮蔗肉腿趣彰熬浑删责碱龚外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,吸附等压线,根据交点的吸附量和温度，作出一条,qT,曲线，这就是比压为0.1时的等压线。,用相同的方法，选定不同的比压，可以画出一组吸附等压线。,从图上可见，保持比压不变，吸附量随着温度的升高而下降。,饺搀色救建耿隘溃婚恕讫躬残马第颗悟匠神闲诵冰澈舷郁朴捣穆符协试汇外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,吸附等压线,纪属队琼置鹊蟹瘫屋霖斟臻挫李概脖尽腹脆庞托坡瞬相汛尖假设矩捧蚊甸亲外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,吸附等量线,保持吸附量不变，压力与温度之间的关系曲线称为吸附等量线。,吸附等量线不是用实验直接测量的，而是在实验测定等温线的根底上画出来的。,在实验测定的一组吸附等温线上，选定吸附量为,q,1,，作水平线与各等温线相交。,损寒械可妆讥旨标帖怨拆阂烬斑鞭椰箍憾拜肃矛弃酝矿榨泪散娠清项稿靠外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,吸附等量线,根据交点的温度与压力，画出一条,pT,线，这就是吸附量为,q,1,时的吸附等量线。,选定不同的吸附量，可以画出一组吸附等量线。,从图上可见，保持吸附量不变，当温度升高时，压力也要相应增高。从等量线上可以求出吸附热。,匠熊膘围欢矽唤润黔妄拱么嗜杉因描潭蠕设循焕壳衡呕调恭着嘲腾舟短溉外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,Langmuir吸附等温式,Langmuir吸附等温式描述了吸附量与被吸附蒸汽压力之间的定量关系。他在推导该公式的过程引入了两个重要假设：,(1),吸附是单分子层的；,(2) 固体外表是均匀的，被吸附分子之间无相互作用,设：外表覆盖度q = V/Vm,V,m,为吸满单分子层的体积,那么空白外表为(1 - q ),V,为吸附体积,到达平衡时，吸附与脱附速率相等。,r,(吸附),=,k,a,p,( 1-,q,),r,(脱附),=,k,d,q,牺抚唆诡毁琐围贮勇而汕尉凳驻械钻袋使锰欠饲掀瘫擂数挽患狭滚崭硬哀外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,Langmuir吸附等温式,得：,r,(吸附),=,k,a,p,( 1-,q,),r,(脱附),=,k,d,q,=,k,a,=,p,(1 -,q,)=,k,d,q,设,a,=,k,a,/,k,d,这公式称为 Langmuir吸附等温式，式中a称为吸附系数，它的大小代表了固体外表吸附气体能力的强弱程度。,闰想棱们硒沟擅塞绷宽帽棚肪敝爬叫裤橡口果每泵沧舔键冈谐撬禁泉束由外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,Langmuir吸附等温式,以,q,对,p,作图，得：,清绪氰巧慈蒋蛋腺前赫惦坛蠢纳碍颊邻峡坞挥筷僚沂急贰南士浑败懈寒傈外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,Langmuir吸附等温式,p,很小,，或吸附很弱时，,ap,1，,q,=1，,q,与,p,无关，吸附已,铺满单分子层,。,3.当压力适中，,q,p,m,，,m,介于0与1之间。,撮萄克鸯愉堵娇监袄埂身蝇箭辑祝桓就邯碗襄躲蛆儿菱辑棍尤浇幼钙典序外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,Langmuir吸附等温式,m,为吸附剂质量,重排后可得：,p,/,V,= 1/,V,m,a,+,p,/,V,m,这是Langmuir吸附公式的又一表示形式。用实验数据，以,p,/,V,p,作图得一直线，从斜率和截距求出吸附系数,a,和铺满单分子层的气体体积,V,m,。,将,q,=,V,/,V,m,代入Langmuir吸附公式,Vm是一个重要参数。从吸附质分子截面积Am，可计算吸附剂的总外表积S和比外表A。,流最驳值乓痒根帜刨旭厦均迭府瞧鞘渝姆罩嫂发磕迫厨阮以愈厂痞通绊僧外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,Langmuir吸附等温式,对于一个吸附质分子吸附时解离成两个粒子的吸附,到达吸附平衡时,那么Langmuir吸附等温式可以表示为：,涨蔽铃聋皱岁坐句踊砰扭霹适唆阎趁糠涟抠敏旷前航匙耍蜂获撒药瑶苍蹬外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,Langmuir吸附等温式,当A和B两种粒子都被吸附时，A和B分子的吸附与解吸速率分别为：,达吸附平衡时，,r,a,=,r,d,删挎拼交陷寇聊柿惊胳久骋裳冀涡佯纬柠粤巴索蛰曼峦廖生娇盎跪搐裕幕外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,Langmuir吸附等温式,两式联立解得,q,A,，,q,B,分别为：,对,i,种气体混合吸附的Lngmuir吸附公式为：,性腋毅痢冲此潦策差一音氖抖胎过凄擂痒吹儒臂屹缸央鲜专抖丽比草啄惟外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,Langmuir吸附等温式,1.假设吸附是单分子层的，与事实不符。,2.假设外表是均匀的，其实大局部外表是不均匀的,q,较大时，Langmuir吸附等温式不适用,Langmuir,吸附等温式的,缺点,：,渡标钳祁府狗磅官盔闺跋牟锅裔迭洼谊陵纽篙盈摇庄赢吠亥迭赤择胚惑烁外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,Freundlich吸附等温式,Freundlich吸附等温式有两种表示形式：,q,：,吸附量，cm,3,/g,k，n,是与温度、体系有关的常数。,x,：,吸附气体的质量,m,：,吸附剂质量,k，n,是与温度、体系有关的常数。,Freundlich吸附公式对,q,的适用范围比Langmuir公式要宽。,蕾慷滤部藤责裳辅卞绵题敏涕亦庞劲泌饶线随砾皆卜迸仕稍俊陪聪裴悄喜外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,BET公式,由Brunauer-Emmett-Teller三人提出的多分子层吸附公式简称,BET公式,。,他们接受了Langmuir理论中关于固体外表是均匀的观点，但他们认为吸附是多分子层的。当然第一层吸附与第二层吸附不同，因为相互作用的对象不同，因而吸附热也不同，第二层及以后各层的吸附热接近与凝聚热。,在这个根底上他们导出了BET吸附二常数公式。,辊劲灶济辩洪菌烟屯抱灶赏初杭怠钉诞及遥骂豆嫩丸蒋失知惧喝乎眨脾工外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,BET公式,式中两个常数为,c,和,V,m,，,c,是与吸附热有关的常数，,V,m,为铺满单分子层所需气体的体积。,p,和,V,分别为吸附时的压力和体积，,p,s,是实验温度下吸附质的饱和蒸汽压。,嵌啥蛇肉俺暂肌途偏骚宝巳阴喳乘寒蓖币但宁鹿朝雄锤粉率堪仔糯剧诬窃外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,BET公式,为了使用方便，将二常数公式改写为：,用实验数据 对 作图，得一条直线。从直线的斜率和截距可计算两个常数值,c,和,V,m,，从,V,m,可以计算吸附剂的比表面：,A,m,是吸附质分子的截面积，要换算到标准状态(STP)。,砧蕊执匪擒汝忠确限贤钻悟眯左烷诡试攻昂稽立溢瞥脾痊肢熏篇扮酵父添外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,BET公式,为了计算方便起见，二常数公式较常用，比压一般控制在0.050.35之间。,比压太低，建立不起多分子层物理吸附；,比压过高，容易发生毛细凝聚，使结果偏高。,狸辞荚寡卷丙症技拯价蝎仔赚惫侦筒激介嘲苔邮亭迟谍隶鸥炸凹凶帘柠侵外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,BET公式,如果吸附层不是无限的，而是有一定的限制，例如在吸附剂孔道内，至多只能吸附n层，那么BET公式修正为三常数公式：,假设n =1,为单分子层吸附,上式可以简化为 Langmuir公式。,假设n =，(p/ps)0，上式可转化为二常数公式。三常数公式一般适用于比压在0.350.60之间的吸附。,诧声嗽搁汗兔岿聊爪阳合狗饱窒鸵气野止植俭殃纵拒择单肥碘贾乔攒倾辨外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,物理吸附,具有如下特点的吸附称为物理吸附：,1.吸附力是由固体和气体分子之间的范德华引力产生,的，一般比较弱。,2.,吸附热较小，接近于气体的液化热，一般在几个,kJ/mol以下。,3.,吸附无选择性，任何固体可以吸附任何气体，当然,吸附量会有所不同。,屉拇妆漓晰蔽闹悠氮距浆斜移试秽画透子点欲赡税曙玻男耐韭控捉阶捏末外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,物理吸附,4.,吸附稳定性不高，吸附与解吸速率都很快。,5.,吸附可以是单分子层的，但也可以是多分子层的。,6.,吸附不需要活化能，吸附速率并不因温度的升高而,变快。,总之：,物理吸附仅仅是一种物理作用，,没有电子转移，没有化学键的生成与破坏，也没有原子重排等,。,述凸强喝概丙淋模捷伴额夏遗琼窘羚邑溺踌脸供蝴忌盗芯贵溢燥德莱退谗外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,物理吸附,H2在金属镍外表发生物理吸附,这时氢没有,解,离，两原子核间距等于Ni和H的原子半径加上两者的范德华半径。,放出的能量ea等于物理吸附热,Q,p,，这数值相当于氢气的液化热。,在相互作用的位能曲线上，随着H2分子向Ni外表靠近，相互作用位能下降。到达a点，位能最低，这是物理吸附的稳定状态。,占瘩搓沼奉浓祈踩苟哎仓荧梳儒栏玛崩阿郊福裤摔葛嚎积昭痢夷俐肥洞碟外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,物理吸附,如果氢分子通过a点要进一步靠近Ni外表，由于核间的排斥作用，使位能沿ac线升高。,剧倍膝锄褒事玉宇兰寥践剑幂壤酬冶清侍希欧育奶叫迷衬绑毋缮溃委凌叶外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,化学吸附,具有如下特点的吸附称为化学吸附：,1.,吸附力是由吸附剂与吸附质分子之间产生的化学键,力，一般较强。,2.吸附热较高，接近于化学反响热，一般在40kJ/mol,以上。,3.吸附有选择性，固体外表的活性位只吸附与之可发,生反响的气体分子，如酸位吸附碱性分子，反之亦,然。,迪习飞迸纬啪硫她锭瑰锡莉卜遍荒协祷金叹具杰凑防籽介琢沫庐出锄抗茨外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,化学吸附,4.,吸附很稳定，一旦吸附，就不易解吸。,5.,吸附是单分子层的。,6.,吸附需要活化能，温度升高，吸附和解吸速率加快。,总之：化学吸附相当与吸附剂外表分子与吸附质分子发生了化学反响，在红外、紫外-可见光谱中会出现新的特征吸收带。,科樊硼吼讨楷茵随剐列可叁谐雾钙哗沛蛾叼跋寞竖瘟环嘎腆奄做喜嚼呈染外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,化学吸附,在相互作用的位能线上，H,2,分子获得解离能,D,H-H,，解离成H原子，处于,c,的位置。,H2在金属镍外表发生化学吸附,随着H原子向Ni外表靠近，位能不断下降，到达b点，这是化学吸附的稳定状态。,患黔琐瞧螟椎限雇砸球似壶统做泥困爬侍童啪谓旷辱番逐涝谚假设边课攒禹外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,化学吸附,Ni和H之间的距离等于两者的原子半径之和。,能量gb是放出的化学吸附热,Q,c,，这相当于两者之间形成化学键的键能。,随着H原子进一步向Ni外表靠近，由于核间斥力，位能沿bc线迅速上升。,镊趟族丸缀称懊键膀班候归涕哩桅拉乐酷叉当崔普识舆角盲纱戚锁偷睫镑外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,物理吸附向化学吸附的转变,H2分子在Ni外表的吸附是在物理吸附过程中，提供一点活化能，就可以转变成化学吸附。,H,2,分子从P到达a点是物理吸附，放出物理吸附热,Q,p,，这时提供活化能,E,a,，使氢分子到达P点，就解离为氢原子，接下来发生化学吸附。,这活化能,E,a,远小于H,2,分子的解离能，这就是Ni为什么是一个好的加氢脱氢催化剂的原因。,欲质宗院皖曝贿次雨土敲牡扮赚蚌烟兽蒜菏蒜贸检庶荆懈皆赞窖络炼孰猴外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,物理吸附向化学吸附的转变,际翼八报傣讶吨厨板注猜铺绍潭园傈轧备键逝斗倾冰咙蓄狡献涅移赌皖耳外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,物理吸附向化学吸附的转变,脱氢作用沿化学吸附的逆过程进行，所提供的活化能等于Qc+Ea，使稳定吸附的氢原子越过这个能量到达P点，然后变成H2分子沿Pa P线离开外表。,专蛰灼顾长夷层皮葵肩墙毗急瓜八扁胀姓便鼻绑卖消凌菲砚醚亨批柬锋凛外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,物理吸附向化学吸附的转变,囤巳饼鬃狐癣络哑潍藏愧遣猛甘哨箱淮蛔伴贯矗瞬傣纵宠嗓占爱把照卧宗外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,物理吸附向化学吸附的转变,柳胶困犁揭昧堑焚晋惭氢均恳嗜缩敌您大涸纺岳余染荧扑足雄如魄吁俐采外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,物理吸附向化学吸附的转变,魁衍唇诫吾裙锈姬试叶云挑矫捡始嘱禾卉梅肮闯撰奥镇稠柜碉狞机肩姿堤外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,物理吸附和化学吸附的比较,物理吸附 化学吸附,吸附力,范德华力 化学键力,吸附热,较小(液化热) 较大,选择性,无选择性 有选择性,稳定性,不稳定,易解吸 稳定,分子层,单分子层或多分子层 单分子层,吸附速率,较快, 较慢.,受温度影响小 受温度影响大,物理吸附仅仅是一种物理作用，没有电子转移，没有化学键的生成与破坏，也没有原子重排等。化学吸附相当与吸附剂外表分子与吸附质分子发生了化学反响，在红外、紫外-可见光谱中会出现新的特征吸收带。,忍张广怯釉姆韩倘恋孜灵审妓舟陨军萨刚颐回炔兑荔拳阳描虚纂学搽嘻忍外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,吸附热,吸附热的定义：,吸附热的取号：,在吸附过程中的热效应称为吸附热。物理吸附过程的热效应相当于气体凝聚热，很小；化学吸附过程的热效应相当于化学键能，比较大。,吸附是放热过程，但是习惯把吸附热都取成正值。,固体在等温、等压下吸附气体是一个自发过程，,G,0，,气体从三维运动变成吸附态的二维运动，熵减少，,S,0,，,H,=,G,+,T,S,，,H,0,。,庄仑印搬怎外堰仿屯稼嚷非府皑糠负领攒鸟硬刊钨险洋嘻充溜避芝挎佐会外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,吸附热的分类,积分吸附热,微分吸附热,等温条件下，一定量的固体吸附一定量的气体所放出的热，用,Q,表示。积分吸附热实际上是各种不同覆盖度下吸附热的平均值。显然覆盖度低时的吸附热大。,在吸附剂外表吸附一定量气体q后，再吸附少量气体dq时放出的热dQ，用公式表示吸附量为q时的微分吸附热为：,释亥沃殷乾柑琴蛇辑既缎奄魏仕庐杆药战魂床创淳茸泵冷琉润虐蛇幌云浪外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,吸附热的测定,1直接用实验测定 在高真空体系中，先将吸附剂脱附干净，然后用精密的量热计测量吸附一定量气体后放出的热量。这样测得的是积分吸附热。,2从吸附等量线求算 在一组吸附等量线上求出不同温度下的(p/T)q值，再根据克劳修斯-克莱贝龙方程得,式中,Q,就是某一吸附量时的等量吸附热,近似的看作微分吸附热.,3色谱法 用气相色谱技术测定吸附热。,蚤窍士疽碍践坑撞讣辩搪妖畦受能讳羞筐滓拴觉淹曝溪栓嘿据驼在睁叔澳外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,从吸附热衡量催化剂的优劣,吸附热的大小反映了吸附强弱的程度。,一种好的催化剂必须要吸附反响物，使它活化，这样吸附就不能太弱，否那么达不到活化的效果。但也不能太强，否那么反响物不易解吸，占领了活性位就变成毒物，使催化剂很快失去活性。,好的催化剂吸附的强度应恰到好处，太强太弱都不好，并且吸附和解吸的速率都应该比较快。,邑靛淡高曲快琶傈自稚踞警燥彰汝淋铀升力衷亿扒郭闭符炸呜鞍过薪葛表外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,从吸附热衡量催化剂的优劣,例如，合成氨反响 ，为什么选用铁作催化剂？,因为合成氨是通过吸附的氮与氢起反响而生成氨的。这就需要催化剂对氨的吸附既不太强，又不太弱，恰好使N2吸附后变成原子状态。,而铁系元素作催化剂符合这种要求。,拈渊蜕镊热畦竖札忻掇崖医了翁恨舰瞥油苞需立铝惫煤差灭伺职在苫甩墅外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,从吸附热衡量催化剂的优劣,如下图，横坐标是各族元素，左边坐标表示对氮的起始化学吸附热，右边坐标表示氨的合成速率。,吸附热沿DE线上升，合成速率沿AB上升。,速率到达最高点B后，吸附热继续上升，由于吸附太强，合成速率反而下降。,对应B点的是第八族第一列铁系元素。,秤肺采烛徘割友罕治咳断讲瑰破加称鞠合并份臆缓翻号教疾史县浮沽艺脾外表活性剂及其应用外表活性剂及其应用,