导读:仪器信息网特从网络和科研报告中整理汇总了6种单组份吸附模型和6种多组分吸附模型,共12种常见的吸附模型,以飨读者。
吸附是指物质(固体物质)表面吸住周围介质(液体、气体)中分子或离子的现象,探讨吸附现象,并进行后续的分析,需要建立吸附模型。从吸附模型的分子层数来区分,吸附模型可以分为单组份吸附和多组分吸附两种。仪器信息网特从网络和科研报告中整理汇总了6种单组份吸附模型和6种多组分吸附模型,共12种常见的吸附模型,以飨读者。
单组份吸附模型:
1、Henry 吸附模型:Henry 吸附模型是由吉布斯吸附公式和气体状态方程导出的,该模型的假设条件为:压力小于1MPa;低覆盖率吸附;理想气体,不考虑吸附质分子之间的相互作用。方程如(3-1)所示:
2、Freundlich 吸附模型:Freundlich 吸附模型可认为是Henry模型的延伸,该模型具有严格统计热力学基础。模型假设条件为:非均匀吸附,固体表面吸附能不相同;单分子层吸附。该模型适用于中等压力、低浓度气体、单分子层吸附。方程形式如(3-2)所示:
3、Langmuir吸附模型:1916年至1918年,Langmuir首次从动力学模型出发,推导了固 体表面单分子层吸附模型,简称L模型。该模型假设条件:单分子层吸附,与Freundlich模型类似;固体表面均匀并且表面各处吸附能力相同,吸附热不随其覆盖程度发生改变;分子之间无相互作用力;并且吸附速率与解吸速率相等;理想气体,假设多组分流体中每种组分吸附能力一致。Langmuir吸附模型如(3-3)所示。
4、Radke-Prausnitz 吸附模型:Radke-Prausnitz 吸附模型简称R-P模型,其理论基础是理想吸附溶液理论。将吸附分子相近似认为理想溶液。R-P模型一般适用于有较大浓度范围的吸附过程。方程如(3-4)所示:
5、Toth 吸附模型:为了克服在压力极低的情况下Freundlich吸附模型不符合Henry 吸附模型,并且Freundlich模型求取的吸附量随着压力的增大没有一个极限值这些问题,前人提出半经验式的Toth模型,简称T模型:其中n为与吸附剂不均匀性相关的参数。同时Toth模型来源于吸附势理论,一般用于非均匀吸附,方程如(3-5)所示:
6、Langmuir-Freundlich 吸附模型:1984年,R.Sips等建立Langmuir-Freundlich 吸附模型,简称L-F模型,该模型考虑了吸附分子之间的相互作用。并且可以简化为单层吸附模型,但是不符合Henry定律。在较低浓度时,可以简化为Freundlich 吸附模型,当n=1时,可以简化为Langmuir吸附模型时,适应于表面均匀等情况。其方程如(3-6所示):
多组分吸附模型:
1、非校正的Langmuir吸附模型:该模型为目前应用最广泛的多组分吸附模型,可以预测每一个组分的吸附量,方程如(3-7)所示:
2、校正的Langmuir吸附模型:由于非校正的Langmuir吸附模型直接引用单一组分实验测试结果,未考虑组分之间的相互影响。当存在二氧化碳、水等强极性组分时,其拟合效果较差,与实际多组分体系必然存在一定的偏差。需要对引用的纯组分进行修正,可获得理想效果。方程式如(3-8)所示:
3、扩展的Freundlich 吸附模型:简称E-F模型。针对二元体系吸附等温线进行描述,适用条件与基础模型相一致。方程如(3-9)所示:
4、Loading Ratio Correlation 吸附模型:Loading Ratio Correlation 负载比关联式(LRC)是由Langmuir-Freundlich 吸附模型扩展而来,得到表征混合组分的LRC模型。方程如(3-10)所示。
5、扩展的Langmuir 吸附模型:简称E-L模型。可以适用于多组分模型拟合E-L模型的表达式如(3-11)所示:
6、BET吸附模型:测量比表面及孔径测试时,常用的气体吸附仪(包括物理吸附仪和化学吸附仪)最常用的理论分析方法为BET气体吸附法,该方法是在Langnuir单分子层吸附模型的基础上,由Brunauer、Emmett和Teller等三人进行推广,从而得出的多分子层吸附理论。其中常用的吸附质为氮气,对于很小的表面积也用氪气。在液氮或液态空气的低温条件下进行吸附,可以避免化学吸附的干扰。BET方程仅可在P/Po 0.05-0.35范围内使用:方程如下所示:
通过BET方程求出的比表面称为国际通用的 “BET比表面”。在P/Po为0.05~0.35范围选3~5个压力测定实际吸附量,按BET方程作图,得到单层饱和吸附量Vm,进而求得BET比表面(多点或单点)。
来源于:仪器信息网
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