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等温吸附仪

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等温吸附仪相关的论坛

  • 有关VOC等温吸附/脱附测定的问题

    我现在想表征一些多孔材料对VOC吸附,脱附的性能。由于以前没做过,所以很多基本的东西不太了解,希望能解答一下。1.很多论文上都列出了氮气和VOC等温吸附的曲线,那么请问当测定VOC的等温吸附时,作为横坐标的VOC分压如何得知?(实验采用鼓泡装置,将氮气通入易挥发有机溶剂中)2.同上实验,最终的饱和吸附量如何得知?实验采用动态吸附,即氮气/VOC混合气体从一端进入装有吸附剂的管子,再从另一端流出。监控出口处VOC浓度的变化,根据浓度-时间曲线判断吸附程度如何。如何才能得知究竟多少量的VOC是被吸附到多孔材料上了?

  • 【原创大赛】官人代发:“诡异”的物理吸附等温线

    【原创大赛】官人代发:“诡异”的物理吸附等温线

    [b]作者:[/b]丁延伟,[color=#2d374b]中国科学技术大学理化科学实验中心副主任。[/color]通过物理吸附技术可以得到固体材料的比表面积、孔径分布、孔隙度、表面性质等结构信息,其在物理、化学、材料、生物、环境等学科中得到日益广泛的应用。实验上,利用专业的商品化的物理吸附仪或化学吸附仪,先将吸附剂在一定温度下以真空或吹扫气的形式对其进行彻底脱气,再在恒定温度下,控制吸附质与载气的分压,使吸附体系逐步达到平衡。这种通过控制吸附质分压与相应的平衡吸附量的关系所得到的实验曲线即为吸附等温线。[b]习惯上,将由实验得到的吸附和脱附过程得到的等温线统称为吸附等温线。[/b]多年来,许多研究者对各类吸附等温线提出了许多吸附相互作用理论,并推导出了等温吸附公式,如Henry吸附式、Freundlich吸附式、Langmuir理论、BET吸附理论等,并依托于这些理论表征吸附剂的结构与成分,如比表面积、孔容积、孔径分布等信息。实验上,用于测量材料的物理吸附性质的仪器主要有容量法和重量法两种,其中以容量法更为常用。容量法测量物理吸附的仪器又分为流动法和静态法两种。静态容量法由于待测样品是在固定容积的样品管中,吸附质相对动态法不流动。该方法测量是在等温(通常用液氮)条件下,向样品管内通入一定量的吸附质气体(通常为N[sub]2[/sub]),通过控制样品管中的平衡压力直接测得吸附分压,由气体状态方程(通常为理想气体状态方程)得到该分压点的吸附量。测量过程中逐渐增加吸附质气体使吸附平衡压力逐渐变大,最终得到吸附等温线。通过逐渐吸附质气体被抽走来降低吸附平衡压力,得到脱附等温线(如图2)。由于气体在固体表面的吸附状态多种多样,由此所得到的吸附等温线也不是一成不变的。2015年8月,国际化学领域最权威的国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)公布了最新的比表面积和孔参数分析的气体吸附分析规范。图1为物理吸附等温线的最新分类方法,实际由实验得到的各种吸附等温线大多是这六类等温线的不同组合。[align=center][img=,348,510]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910170935179761_1197_3224499_3.jpg!w348x510.jpg[/img] [/align][align=center]图1物理吸附等温线的最新分类[/align][align=center][img=,340,280]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910170935287586_8445_3224499_3.jpg!w340x280.jpg[/img][/align][align=center]图2 典型氮气吸脱附等温线[/align]理论上,通过实验得到的等温线为累积吸附量。也就是说,在吸附过程中,随着压力的持续增加,吸附量应保持不变(即在该压力下没有发生吸附)或持续增加(即在该压力下发生了吸附)。而在脱附过程中,随着压力的持续减小,在相应的压力下吸附的气体分子逐渐脱离样品的表面。理论上,如果不考虑表面张力的作用,吸附曲线与脱附曲线应保持重合(图3)。由于表面张力作用的存在,导致在某一压力下吸附的分子不能在该压力下发生脱附。随着压力的进一步下降,这部分吸附的分子会进一步发生脱附,由此得到的吸附线与脱附线之间并不重合,形成了如图2所示的滞后环。在0.4~0.95之间的滞后环通常被看作介孔材料的典型特征。[align=center][img=,452,367]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910170935450026_3092_3224499_3.jpg!w452x367.jpg[/img][/align][align=center]图3[/align]然而,在实际上通过物理吸附实验得到的等温线与图1中IUPAC提出的分类方法并不一致,本文结合实验中得到的一些“诡异”的等温线谈一下这些引起这些诡异的等温线的原因,并给出相应的解决方案。概括来说,常见的异常等温线主要分为以下几类:[b]1 吸附支正常,脱附支逐渐与吸附支交叉并处于吸附等温线的下方[/b]这种类型的等温线如图4所示,图中红色曲线对应于吸附过程,紫色曲线则对应于脱附过程。由图可见,在脱附过程中,随着相对压力的减小,脱附支逐渐下降,在相对压力P/P[sub]0[/sub]=0.65处与吸附支相交,并保持持续降低。在相对压力低于0.65的压力范围内的吸附量始终低于吸附支所对应的数值。[align=center][img=,480,405]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910170935588561_2093_3224499_3.jpg!w480x405.jpg[/img][/align][align=center]图4[/align]图4中的这种现象主要是由于在实验过程中液氮液面的逐渐下降,导致样品所处的等温环境发生的变化,温度逐渐升高引起的。图4中的等温线多见于吸附量较大的多孔材料。对于这类材料除了应选择合适的样品量之外(不宜加入过多的样品量,由此会导致实验时间延长),还应注意根据实验所使用的杜瓦瓶的容积来及时添加液氮,使样品始终处于等温的环境下。[b]2. 吸附支基本正常,脱附支在实验过程中始终处于吸附支的下方[/b]如图5所示,所得到的等温线的吸附支基本正常,但等温线的脱附支始终处于吸附支的下方。与第一种情形类似,如果实验在较短的时间内完成(排除液氮液面的下降因素),此时应考虑样品量和脱气条件等因素。较少的样品量会引起测量的吸附量的绝对值降低,造成测量数据的准确性下降。另外如果脱气温度设置不当,也会产生类似的现象。过低的脱气温度会引起在表面或者孔道中存在的溶剂或水分子无法有效地去除而造成堵塞现象,过高的脱气温度则会造成孔道或者表面的塌缩,从而引起吸附量的下降。避免这种现象的有效方法是选择更多的样品量或者设定合适的脱气条件。[align=center][img=,560,467]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910170936126460_5937_3224499_3.jpg!w560x467.jpg[/img][/align][align=center]图5[/align][b]3. 等温线的吸附支和脱附支在较高的相对压力下的吸附量随压力的升高而下降[/b]这种异常的等温线的吸附支和脱附支在较高的相对压力下的吸附量随压力的升高而下降,如图6和图7所示。如前所述,通过实验得到的等温线为累积吸附量。也就是说,在吸附过程中,随着压力的持续增加,吸附量应保持不变(即在该压力下没有发生吸附)或持续增加(即在该压力下发生了吸附)。由于脱附支曲线所对应的吸附量应大于等于吸附支所对应的吸附量,因此这类等温线得到的数据为异常数据,由等温线计算得到的孔径分布曲线、比表面积、孔容积等数据均是异常的数据。这种现象是由于在实验过程中使用了较少的样品量和不合适的脱气条件造成的,应选择更多的样品量或者设定合适的脱气条件。[align=center][img=,412,344]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910170936274501_1625_3224499_3.jpg!w412x344.jpg[/img][/align][align=center]图6[/align][align=center][img=,436,374]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910170936394117_5512_3224499_3.jpg!w436x374.jpg[/img][/align][align=center]图7[/align][b]4. 等温线的吸附支和脱附支之间出现了两个交点,呈8字形[/b]这种类型的等温线的吸附量随着相对压力的升高整体保持增加的趋势,但在脱附过程中的脱附支曲线与吸附支有出现了两个交点,呈8字形,如图8所示。由于这种类型的等温线有一段(图8中P/P0在0.5-0.8之间)出现了脱附支所对应的吸附量位于吸附支曲线所对应的吸附量的现象,因此为异常曲线。这种类型的等温线通常是由于在实验过程中使用了较少的样品量和不合适的脱气条件造成的,应选择更多的样品量或者设定合适的脱气条件。[align=center][img=,560,467]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910170936549772_8663_3224499_3.jpg!w560x467.jpg[/img][/align][align=center]图8[/align][b]5 等温线的吸附支和脱附支不闭合[/b]如图9和图10所示,等温线的吸附支和脱附支之间并没有发生了闭合现象,这种现象与图1 中的IUPAC所描述的几种类型的等温线出现了偏离。文献中对于这种类型的等温线也给出了不同的解释。理论上,出现这种不闭合的现象是由于发生了不可逆吸附造成的。在实际的数据分析过程中,应首先排除样品量和脱气条件的影响,如果这些条件都没有问题的话应结合样品的性质对于这种现象给出合理的解释。通常可以通过调整样品量和脱气条件来改善这种现象。对于不可逆吸附过程而言,可以通过不更换样品管原位多次重复吸附来证实。[align=center][b][/b][/align][align=center][img=,400,345]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910170937072894_6250_3224499_3.jpg!w400x345.jpg[/img][/align][align=center]图9[/align][align=center][img=,420,378]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910170937199101_3189_3224499_3.jpg!w420x378.jpg[/img][/align][align=center]图10[/align]

  • 乙酸乙酯吸附等温线

    大家好,有人做过土壤对乙酸乙酯的吸附实验吗?吸附等温线是怎么做的,不同浓度的乙酸乙酯怎么配制的,是配制在甲醇还是什么溶剂里,土壤应加多少量?另外,平衡溶液中水中的乙酸乙酯怎么萃取,主要是用什么溶剂来萃取,因为要用GC-FID来测定其含量,所以乙酸乙酯里面不能有水,谢谢!

  • 如何用Excel绘制吸附等温线

    如何用Excel绘制吸附等温线

    GB/T 7702.7测试碘吸附值,如何用Excel绘制吸附等温线?[img=,690,557]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/01/202201061426451935_6191_3151876_3.jpg!w690x557.jpg[/img]

  • 【求助】活性炭的吸附等温线和吸附动力学有何联系和区别?

    [font=宋体]在用活性炭处理我的目标物了,看了一些文献,有的做动力学研究有的做吸附等温线,都涉及到[/font][font=''Arial'',''sans-serif'']PH[/font][font=宋体]值、初始浓度等因素对其的影响等实验内容,不是很清楚这两套方案的区别和联系,都各自主要研究和说明什么问题呢?有达人解答下不?谢拉[/font][font=''Arial'',''sans-serif''][/font]

  • 我对7702.7-2008煤质颗粒活性炭,最后一步绘制吸附等温线感到疑惑

    过段时间我们要扩这个项目,我看了下标准上要求是取三份试料,实验后算出滤液浓度c和E值,以E值为纵坐标,c值为横坐标,绘制吸附等温线。按照标准上对E值的描述,分取三个样实验,即便取样量不同,最终算出的e值也应该差不多,那这样绘制出的吸附等温线岂不是条横线?是我理解错了吗?难道说是取样量越大,吸附碘量反而越低?请诸位老师指点一下[img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303030900411756_1050_5441775_3.png[/img][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303030900411600_6066_5441775_3.png[/img]

  • 【资料】(比表面及孔隙度分析)氩气测定多种沸石的高精度等温吸附线

    [color=#000000][/color][align=center][b][size=5]氩气测定多种沸石的高精度等温吸附线[/size][/b][/align][font='Arial','sans-serif'][size=3][b]K. Nakai*, J. Sonoda, M. Yoshida, M. Hakuman and H. Naono[/b][/size][/font][size=3][font=宋体]日本拜耳公司[/font][font='Arial','sans-serif']BEL Japan, Inc., 1-9-1 Haradanaka, Toyonaka-shi, Osaka, 561-0807, Japan. [/font][/size][size=2][font='Arial','sans-serif']E-mail: [email=kazu@nippon-bel.co.jp][color=windowtext]kazu@nippon-bel.co.jp[/color][/email][/font][/size][b][size=3]简介[/size][/b][size=3][font=宋体]本实验检测了两种不同硅烷醇成分的硅土和两种不同氧化铝(质子)成分的[/font][font='Arial','sans-serif']MFI[/font][font=宋体]沸石的氩气等温吸附(液氩[/font][font='Arial','sans-serif']87.3K[/font][font=宋体])和氮气等温吸附(液氮[/font][font='Arial','sans-serif']77.4K[/font][font=宋体])。硅烷醇或质子含量变化对氮气吸附有显著影响,但对氩气吸附的影响非常小。我们在相对压力[/font][i][font='Arial','sans-serif']p[/font][/i][font='Arial','sans-serif']/[i]p[/i][/font][/size][font='Arial','sans-serif']o[/font][font='Arial','sans-serif'][size=3]=10[/size][/font][sup][size=2][font='Arial','sans-serif']–7[/font][/size][/sup][size=3][font='Arial','sans-serif']–0.99[/font][font=宋体]的范围内对七种不同微孔大小的沸石进行了氩气的吸附测定。这七种沸石分别是:[/font][font='Arial','sans-serif']MFI (ZSM-5)[/font][font=宋体]、[/font][font='Arial','sans-serif']MTW (ZSM-12)[/font][font=宋体]、[/font][font='Arial','sans-serif']AFI (SSZ-24)[/font][font=宋体]、[/font][font='Arial','sans-serif']AFI (AlPO-5)[/font][font=宋体]、[/font][font='Arial','sans-serif']VFI (VPI-5) [A[/font][font=宋体]组[/font][font='Arial','sans-serif']] [/font][font=宋体]以及[/font][font='Arial','sans-serif']LTA (A[/font][font=宋体]型[/font][font='Arial','sans-serif']-Ca)[/font][font=宋体]、[/font][font='Arial','sans-serif'] FAU (Y[/font][font=宋体]型[/font][font='Arial','sans-serif']) [B[/font][font=宋体]组[/font][font='Arial','sans-serif']][/font][font=宋体]。[/font][font='Arial','sans-serif']A[/font][font=宋体]组沸石的微孔通道不含笼结构,而[/font][font='Arial','sans-serif']B[/font][font=宋体]组有笼结构和窗口效应。研究发现:[/font][font='Arial','sans-serif']A[/font][font=宋体]组沸石氩气原子的[/font][font='Arial','sans-serif']Polanyi[/font][font=宋体]吸附势只与孔通道尺寸密切相关,而[/font][font='Arial','sans-serif']B[/font][font=宋体]组沸石氩气原子吸附势与笼尺寸和孔通道大小都相关。[/font][font='Arial','sans-serif'][/font][/size][font='Arial','sans-serif']……Prior to gas adsorption measurement, the zeolite samples were pretreated in vacuo at 623 K for 10 h. The adsorption isotherms of Ar at 87.3 K (boiling point of liquid argon) and of N[/font][font='Arial','sans-serif']2 [/font][font='Arial','sans-serif']at 77.4 K (boiling point of liquid nitrogen) were measured by [i][b]BELSORP-max[/b][/i], which has three pressure transducers of 0.0133 kPa, 1.33 kPa and 133 kPa in full scale. ……[/font][font='Arial','sans-serif'][/font][font='Arial','sans-serif'][size=3]From Zeolites to Porous MOF Materials – the 40th Anniversary of International Zeol ite Conf erenc e[/size][/font][size=3][font=宋体]选自[/font][font='Arial','sans-serif']“[/font][font=宋体]从沸石到多孔[/font][font='Arial','sans-serif']MOF[/font][font=宋体]材料[/font][font='Arial','sans-serif']”— [/font][font=宋体]第[/font][font='Arial','sans-serif']40[/font][font=宋体]届国际沸石大会[/font][font='Arial','sans-serif'][/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif']R. Xu[/font][font=TimesNewRoman][font=Calibri]徐如人[/font][/font][font='Arial','sans-serif'], Z. Gao,[/font][font=TimesNewRoman][font=Calibri]高滋[/font][/font][font='Arial','sans-serif'] J. Chen and W. Yan[url=http://mezeopor.jlu.edu.cn/cnversion/ywf/yanwf.jsp][font=TimesNewRoman]闫文付[/font][/url] (Editors)[/font][font=Calibri][font=TimesNewRoman]等[/font][font='Arial','sans-serif'][/font][/font][/size][font='Arial','sans-serif'][size=3]. 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.[/size][/font][font='Arial','sans-serif'][/font]

  • 如何做吸附等温线,从而求得吸附平衡常数

    如何做吸附等温线,从而求得吸附平衡常数

    [color=#444444]本人做了弱阴离子交换整体柱,考察不同流动相下该整体柱对牛血清白蛋白吸附容量的影响,从而得到如下图的一系列曲线。现在求这些曲线的吸附平衡常数,不知该如何下手。看了一些文献,得知吸附平衡常数可由组分在固定相中的量对组分在流动相中的浓度作图,求斜率即可,在液相色谱中,如何得到相关的横纵坐标数据呢,[/color][color=#444444][img=,494,366]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/07/201907051018373554_4257_1843534_3.png!w494x366.jpg[/img][/color]

  • 关于动态水分吸附仪预测带包装物品保质期的应用

    动态水分吸附法是一种非常适合分析材料水分吸附性能和记录水分吸附等温线的检测方法,适用于粉末,颗粒,碎片、片剂或块状固体。吸附仪常用来进行新材料的稳定性测试,这种长时间的测试可能需要几天、几周甚至是几个月,能够为评估环境温湿度对产品保质期产生的影响提供非常有价值的数据。 更进一步来说,分析研究在某一温湿度条件下有多少水分能够透过包装渗透到内部被材料本身吸附非常重要,被吸附的水分从外界环境中迁移到包装内部是影响带包装物体保质期的主要原因。 采用动态水分吸附仪来检测带包装药品或食品的水蒸气吸附性能,对于产品防潮性的检测和保质期的预测有着重要的指导意义。

  • 关于氮气等温吸脱附计算比表面积、孔径分布的若干说明

    目的:是让大家对氮气等温吸脱附有一个基本的理解和概念,不会讲太多源头理论,内容不多,力求简明实用。本人有幸接触吸脱附知识的理论和实践,做个总结一是长久以来的心愿,二则更希望能和大家共同学习、探讨和提高。由于内容是自己的总结和认识,很可能会有部分错误,希望大家能给予建议、批评和指导,好对内容做进一步的完善。★★注意★★我们拿到的数据,只有吸脱附曲线是真实的,比表面积、孔径分布、孔容之类的都是带有主观人为色彩的数据。经常听到有同学说去做个BET,其实做的不是BET,是氮气等温吸脱附曲线,BET(Brunauer-Emmet-Teller)只是对N2-Sorption isotherm中p/p0=0.05~0.35之间的一小段用传说中的BET公式处理了一下,得到单层吸附量数据Vm,然后据此算出比表面积,如此而已。◆六类吸附等温线类型  几乎每本类似参考书都会提到,前五种是BDDT(Brunauer-Deming-Deming-Teller)分类,先由此四人将大量等温线归为五类,阶梯状的第六类为Sing增加。每一种类型都会有一套说法,其实可以这么理解,以相对压力为X轴,氮气吸附量为Y轴,再将X轴相对压力粗略地分为低压(0.0-0.1)、中压(0.3-0.8)、高压(0.90-1.0)三段。那么吸附曲线在: 低压端偏Y轴则说明材料与氮有较强作用力(І型,ІІ型,Ⅳ型),较多微孔存在时由于微孔内强吸附势,吸附曲线起始时呈І型;低压端偏X轴说明与材料作用力弱(ІІІ型,Ⅴ型)。 中压端多为氮气在材料孔道内的冷凝积聚,介孔分析就来源于这段数据,包括样品粒子堆积产生的孔,有序或梯度的介孔范围内孔道。BJH方法就是基于这一段得出的孔径数据; 高压段可粗略地看出粒子堆积程度,如І型中如最后上扬,则粒子未必均匀。平常得到的总孔容通常是取相对压力为0.99左右时氮气吸附量的冷凝值。◆几个常数※ 液氮温度77K时液氮六方密堆积氮分子横截面积0.162平方纳米,形成单分子层铺展时认为单分子层厚度为0.354nm※ 标况(STP)下1mL氮气凝聚后(假定凝聚密度不变)体积为0.001547mL 例:如下面吸脱附图中吸附曲线p/p0最大时氮气吸附量约为400 mL,则可知总孔容=400*0.001547=400/654=约0.61mL※ STP每mL氮气分子铺成单分子层占用面积4.354平方米 例:BET方法得到的比表面积则是S/(平方米每克)=4.354*Vm,其中Vm由BET方法处理可知Vm=1/(斜率+截距)◆以SBA-15分子筛的吸附等温线为例加以说明 此等温线属IUPAC 分类中的IV型,H1滞后环。从图中可看出,在低压段吸附量平缓增加,此时N2 分子以单层到多层吸附在介孔的内表面,对有序介孔材料用BET方法计算比表面积时取相对压力p/p0 = 0.10~0.29比较适合。在p/p0 =0.5~0.8左右吸附量有一突增。该段的位置反映了样品孔径的大小,其变化宽窄可作为衡量中孔均一性的根据。在更高p/p0时有时会有第三段上升,可以反映出样品中大孔或粒子堆积孔情况。由N2-吸脱附等温线可以测定其比表面积、孔容和孔径分布。对其比表面积的分析一般采用BET(Brunauer-Emmett-Teller)方法。孔径分布通常采用BJH(Barrett-Joiner- Halenda)模型。◆Kelvin方程  Kelvin方程是BJH模型的基础,由Kelvin方程得出的直径加上液膜厚度就是孔道直径。弯曲液面曲率半径R‘=2γVm/,若要算弯曲液面产生的孔径R,则有R’Cosθ=R,由于不同材料的接触角θ不同,下图给出的不考虑接触角情况弯曲液面曲率半径R‘和相对压力p/po对应图:◆滞后环※滞后环的产生原因  这是由于毛细管凝聚作用使N2 分子在低于常压下冷凝填充了介孔孔道,由于开始发生毛细凝结时是在孔壁上的环状吸附膜液面上进行,而脱附是从孔口的球形弯月液面开始,从而吸脱附等温线不相重合,往往形成一个滞后环。还有另外一种说法是吸附时液氮进入孔道与材料之间接触角是前进角,脱附时是后退角,这两个角度不同导致使用Kelvin方程时出现差异。当然有可能是二者的共同作用,个人倾向于认同前者,至少直觉上(玄乎?)前者说得通些。※滞后环的种类 滞后环的特征对应于特定的孔结构信息,分析这个比较考验对Kelvin方程的理解。 H1是均匀孔模型,可视为直筒孔便于理解。但有些同学在解谱时会说由H1型滞后环可知SBA-15具有有序六方介孔结构,这是错误的说法。H1型滞后环可以看出有序介孔,但是否是六方、四方、三角就不知道了,六方是小角XRD看出来的东西,这是明显的张冠李戴; H2比较难解释,一般认为是多孔吸附质或均匀粒子堆积孔造成的,多认为是 “ink bottle”,等小孔径瓶颈中的液氮脱附后,束缚于瓶中的液氮气体会骤然逸出; H3与H4相比高压端吸附量大,认为是片状粒子堆积形成的狭缝孔; H4也是狭缝孔,区别于粒子堆集,是一些类似由层状结构产生的孔。※中压部分有较大吸附量但不产生滞后环的情况  在相对压力为0.2-0.3左右时,根据Kelvin方程可知孔半径是很小,有效孔半径只有几个吸附质分子大小,不会出现毛细管凝聚现象,吸脱附等温线重合,MCM-41孔径为2、3个nm时有序介孔吸脱附并不出现滞后环。◆介孔分析  通常采用的都是BJH模型(Barrett-Joiner- Halenda),是Kelvin方程在圆筒模型中的应用,适用于介孔范围,所得结果比实际偏小。  针对MCM-41、SBA-15孔结构分析的具更高精度的KJS(Kruk-Jaroniec-Sayari)及其修正方法,KJS出来时用高度有序的MCM41为材料进行孔分析,结合XRD结果,得出了比BJH有更高精度的KJS方程,适用孔径分析范围在2-6.5nm之间。后来又做了推广,使之有较大的适用范围,可用于SBA-15孔结构(4.6-30nm)的表征。◆关于t-Plot和αs方法  是对整条吸附或脱附曲线的处理方法,t-Plot可理解为thickness图形法,以氮气吸附量对单分子层吸附量作图,凝聚时形成的吸附膜平均厚度是平均吸附层数乘以单分子层厚度(0.354nm),比表面积=0.162*单分子层吸附量*阿伏加德罗常数。样品为无孔材料时,t-Plot是一条过原点直线,当试样中含有微孔,介孔,大孔时,直线就会变成几段折线,需要分别分析。αs方法中的下标是standard的意思,Sing提出用相对压力为0.4时的吸附量代替单分子层吸附量,再去作图,用这种方法先要指定一个标准,或是在仪器上做一个标样,处理方法和图形解释两种方法是类似的。两则之间可以相互转化,t=0.538αs◆微孔分析  含微孔材料的微孔分析对真空度,控制系统,温度传感器有不同的要求,测试时间也比较长,时间可能是普通样品的十倍甚至二十倍。由于微孔尺寸和探针分子大小相差有限,部分微孔探针分子尚不能进入,解析方法要根据不同的样品来定,需要时可借鉴相关文献方法来参考,再则自己做一批样品采用的是一种分析方法,结果的趋势多半是正确的。现在用一种模型来分析所有范围的孔径分布还是有些困难,非线性密度泛涵理论(NLDFT)听说是可以,但论文中采用的较少。★送样提醒★  明确测试目的:比表面积和孔结构对活性中

  • 【原创大赛】Cd,Pb在稻田土中的竞争吸附研究

    【原创大赛】Cd,Pb在稻田土中的竞争吸附研究

    S2。对于两种重金属离子,土壤对Pb的吸附能力明显高于对Cd的吸附能力。当初始浓度较低时,3个土壤对Cd、Pb的吸附量都随溶液中平衡浓度的增加而急速增加。但当浓度再加大时,Cd、Pb吸附等温线的斜率随溶液平衡浓度的增加而降低,这种吸附行为可能是因为Cd和Pb在实验土壤样品上有多个吸附位点造成。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/08/201108311455_313311_1601823_3.jpg2.3 Cd、Pb 1:1浓度时的竞争吸附Cd、Pb 1:1浓度时竞争吸附的等温吸附曲线见图2。从图中可看出,Cd、Pb 1:1浓度竞争吸附时的曲线和Cd、Pb单一离子吸附时的曲线相似,都随Cd、Pb离子加入浓度的增加,土壤对其吸附量也增大。但当Cd、Pb离子共存时,由于不同重金属离子对吸附位点的竞争作用,三个土壤对Cd、Pb的吸附性能明显不同于Cd、Pb单一离子存在时的吸附情况。随着竞争离子的加入,[font='Times New Ro

  • 全自动六站化学吸附仪ChemiSorb HTP

    全自动六站化学吸附仪ChemiSorb HTP优化设计和高效利用催化剂需要彻底了解催化材料表面结构和表面化学特性。在设计生产阶段,以及后期使用阶段,化学吸附分析提供大量所需的信息来评估催化剂材料。ChemiSorb HTP是一个完全自动化高测试量化学吸附分析仪,可测定催化剂材料的金属分散度、活性金属表面积、活性粒子,表面酸度。仪器包含六个独立经营分析站。可同时运行,也可单独运行,节省时间以及实验室空间。分析测试量大,带有六个独立分析站最多可同时进行六个化学分析每个分析站带有独立的加热炉,设定范围:10℃到700℃石英样品反应器带溢流道设计,可用于各种尺寸的颗粒和粉体全自动分析无需人看守即可得到高分辨率吸附等温线分析站可同时运行,也可独立运行最多可同时连接多达12种不同的气体 Windows®操作界面

  • 准一级吸附模型: Lagergren方程中两个QE有什么区别?

    LN(QE-QT)=LNQE-KT方程中,LN(QE-QT)为纵坐标,方程右边的QE是线性拟合求得,请问左边的QE是怎么得到?是自己配的初始浓度,还是由等温吸附算出的饱和吸附量,还是实验测的平衡吸附量?自己拟的方程发现饱和吸附量和平衡时的吸附量差很多。

  • 【分享】吸附剂中孔隙结构及比表面的表征解析

    在深的吸附势阱中,对低相对压下的分子就具有相当强的捕捉能力,表现为I型吸附等温线,这是由于微孔内相对孔壁吸附势的重叠从而引起低相对压力下促进的微孔充填(Micropore Filling)。初看起来微孔充填与毛细凝聚有些类似,但实际上微孔充填是取决于吸附分子与表面之间增强的势能作用的微观现象,而毛细凝聚则是取决于吸附液体弯液面(Meniscus)特性的宏观现象,两者应区别对待;另外对于极性分子和表面官能团作用的情形,应考虑除Lennard-Jones相互作用势以外的其它相互作用。http://www.best17.cn/admin/editor/UploadFile/2007122522298474.jpg Fig.1-8 10-4-3 Potential of nitrogen in slit-like pores (Here,the zero point of z as the center of pores) 图1-8狭缝型孔隙中氮的吸附势(零点Z看作孔隙中心) 这种吸附力场的改善已经由高的吸附等容热提供了实验证据;同时Everett和Powl通过理论计算表明,在小于两个分子直径的狭缝型孔隙内以及在小于六个分子直径的圆形孔隙内会引起吸附势的增强;Gregg和Sing等表明这种改善效应可以在比Everett和Powl所预测的孔径更大的孔隙内发生。 正是由于纳米空间内分子间相互作用的增强,不仅使固体-吸附质之间的相互作用增强,而且使吸附质-吸附质之间的相互作用改善,这就使得对于吸附在纳米空间的物质表现出一些特异的现象。用α-FeOOH改性的ACF通过铁氧化物的化学助吸附(Chemisorption-Assisted)表现为对NO较高的吸附容量(303K,300mg/g),可以形成NO的二聚体(NO)_2,而且该二聚体相当稳定。在与SO_2共存的条件下,NO会发生如下歧化反应生成N_2O:3(NO)_2=2N_2O+2NO_2,而该反应在通常条件下只有在高压下才得以进行。Kaneko假设在纳米空间吸附的分子形成的分子簇(Molecular Clusters)为液滴,这时,液滴周围的蒸气与液滴之间的压差△P由Young-Laplace方程计算,液滴的大小与表面张力γ之间存在如下关系:△P = 2γ/r_m,r_m是液滴、蒸气界面的曲率半径,代表液滴大小。当液滴为lnm时,在纳米空间中的水受到约相当于1400atm的压力,对于相似条件下的液氮则受到约相当于200atm的压力,由此吸附在纳米空间内的分子可以看成是处于高压环境之中。 不仅纳米空间内的分子簇会形成特定的结构,在吸附的同时,吸附剂的固体结构也会发生变化。当沸石(Zeolite)上发生氮吸附时,沸石晶态的对称性发生改变,而活性炭上发生氮吸附时,其结构单元微晶石墨的层间距会变小。所有这些都表明吸附质分子间的相互作用也非常强。纳米空间独特的分子场,有可能会发现一些新的分子功能。 实际上由于孔隙的微观性以及纳米尺度(分子级)的原因,要想对孔隙的起源作较为理想的阐明非常困难。Dubinin认为炭质吸附剂中含有各种不同尺寸的孔隙,最大的孔隙甚至可以用光学显微镜观察出。要想提供有关孔隙的直接证据目前较为先进的分析仪器主要有扫描隧道显微镜(STM-Scanning Tunnel Microscopy)、透射电子显微镜(TEM-Transmission Electric Micros-copy)、原子力显微镜(AFM-Atom Force Microscopy)等。Illinois大学以Economy为首的研究小组通过STM建立了一套较为完整的ACF数据库,共包含有800多张图片。由STM照片可以清晰的看到ACF表面和端面上孔隙结构的差异,以及不同尺度的孔隙,进一步由STM照片可以看出在不同位置由于刻蚀程度的差异而形成不同的孔隙;当然由此也可推断孔隙的发展历程。 图1-9所示为用于表征不同孔径的方法及其简单机理。压汞法主要用来表征大孔区域和大部分中孔区域的孔隙。该法利用液态Hg在200MPa高压下压入孔体系,所填充的容积是压力的函数。中孔的容积和分布可以由毛细凝聚的蒸气吸附来进行表征,有关蒸气凝聚的压力与孔隙的半径密切相关。这些方法都利用了吸附凝聚的密度与其液相密度相一致的假设,但实际上按照t法,所形成的吸附膜其吸附相密度与正常的凝聚相密度之间存在一定的差异。http://www.best17.cn/admin/editor/UploadFile/20071225224041766.jpg 在微孔范围的孔隙填充可以用基于Polanyi势能理论的Dubinin方程来表达:W = Woexp。此处,W是吸附量;A=RTLn(Po/P)代表Polanyi的吸附势(吸附相与平衡气体间的自由能变化);Wo为微孔容积;Eo为特征吸附能,是依赖于微孔结构的参数;β是由表面-分子间相互作用所决定的系数,被称为亲和系数(β = 1,以苯为标准);n为指数(1~3)。n = l时对应孔径分布较宽的炭质吸附剂,n = 2时对应孔径分布较窄的炭质吸附剂,n = 3时对应特别结构的CMS。从Dubinin方程解析可以获得吸附模式、细孔体积以及吸附热等有关信息。依据特征吸附能Eo可以推测细孔直径,还可进一步算出微孔范围内的孔径分布。Marsh认为通过Dubinin方程对吸附等温线进行分析可以提供一些非常有价值的信息。由于极微孔的尺度与吸附质分子大小具有几乎相同的量级,故而吸附质分子要想穿透整个孔隙比较困难,尤其在较低的温度和较低的相对压力下,表现更加明显。这是受被称之为活性扩散控制的结果,如前所述活性扩散类似于化学反应需要一活化能,随着温度的升高以及相对压力的增加,吸附速率呈指数增加。这些小的孔隙对小于其尺度的分子表现出吸附而对大于其尺度的分子表现为不与吸附,呈现出狭义的筛分效应。实际上不仅这些小的孔隙,只要吸附质分子的有效直径大于吸附剂孔口尺寸,就应表现出筛分效应。利用活性扩散可以对尺寸较小的孔隙如极微孔进行分析。 另外常用于表征微孔孔隙的方法还有比较作图法,该法将吸附等温线与标准等温线(通常是表面化学组成相类似的非孔性固体的吸附等温线)进行比较。实际上前面提及的t法也是一种比较法,但由于t法在微孔体系中的实用性受到质疑,目前α_s法正成为主流。α_s法是Sing和Gregg提议的用于细孔性固体的解析方法。α_s值定义为标准等温线上各相对压力下的吸附量除以P/Po = 0.4时标准物的吸附量(W_(P/Po=0.4))而得的比值,即α_s = W/W_(P/Po=0.4),将P/Po变换为α_s表示,这样试样的吸附等温线就可与标准等温线进行比较。特别是由Kaneko等提议的从低α_s值范围获得的高分辨α_s法是对微孔固体孔隙解析非常有效的方法,图1-10所示为具有代表性的α_s图。http://www.best17.cn/admin/editor/UploadFile/2007122522440719.jpg Fig.1-10 Various α s-plots 图1-10不同类型的α -图 平坦表面(包含大孔表面)、中孔以及微孔其α_s图各不相同。一般来讲随着大孔性、 中孔性固体向微孔性固体偏移,其吸附容量增加。中孔的毛细凝聚、微孔的容积充填(F偏离F-Swing)以及协同的微孔充填(C-偏离C-Swing)出现在图1-11的上部,由此可以对孔隙的尺度进行简单的判定。微孔型固体的α_s图可分为:F偏离的F型、C偏离的C型以及两种偏离共存的FC型。F型一般认为其孔径宽度在0.7nm以下,由于受极微孔内强的分子场的影响,在比平坦表面吸附更低的分压下就发生了单分子层吸附;C型可以看作是在单分子“涂层"(即孔壁上的单层吸附)之外的残余空间内发生的促进吸附,其孔径大于1.4nm;表现为FC型的吸附剂孔径范围在.7nm到1.4nm之间。从α_s图高压端引出的外推直线的截距给出微孔容积,其斜率给出外表面积;而从原点引出的直线的斜率可获得全表面积,与全表面积相比外表面积非常小时,高压端外推直线

  • 晒晒多功能吸附仪

    晒晒多功能吸附仪

    大家有什么意见或者建议,随时提出来。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/03/201303071043_428965_788_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/03/201303071043_428966_788_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/03/201303071044_428967_788_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/03/201303071044_428968_788_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/03/201303071044_428969_788_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/03/201303071045_428970_788_3.jpg产品简介MFA-140多功能吸附仪是一款可应用于微孔领域的高性能、多功能物理吸附分析仪;拥有先进的技术、卓越的品质、更全面的理论模型及优良的测试精度,满足科研、学术探讨等多方面应用需求;从功能方面MFA-140可进行比表面积\孔径\孔容\孔分布\气体吸附量等性能测试,具备独立并行的4个分析站,拥有液氮液位高度显示及液氮添加功能,意外断电分析点储存和测试恢复功能,采用10寸触摸控制和内置工控机;从技术方面该产品引入死体积高度校准技术,以替代“等温夹”技术;独有集成气路,减少仪器内部90%的气路管使用,大大提高了仪器整体的真空度、抽速,并有效解决了传统仪器漏气率高,污染难维护的问题;应用I-PID动态可调技术,实现真空抽速恒定,防止样品倒吸污染气路,提高真空系统效率;高品质集成电路,采用纯铜镀金制板工艺,配以高品质进口元器件,处理速度快,耐腐蚀使用寿命长;引入死体积双向定位技术,解决液氮添加死体积校准问题

  • 【原创大赛】官人代发:物理吸附实验中样品用量的选择

    【原创大赛】官人代发:物理吸附实验中样品用量的选择

    [b]作者:[/b]丁延伟,[color=#2d374b]中国科学技术大学理化科学实验中心副主任。[/color]在《“诡异”的物理吸附等温线》一文发出后,受到了许多同行的高度关注,一些读者希望了解关于物理吸附实验中样品用量和脱气条件选择方面的内容。在实验中,选择合适的样品用量和脱气温度是得到高质量的物理吸附数据的关键。为了叙述方便,在本文中结合实例谈下物理吸附实验中样品用量选择问题。在下一篇文章中将讨论脱气条件的选择问题,敬请持续关注。在实验过程中,选择合适的样品用量对于最终得到的实验数据影响较大。样品用量过多,会导致实验的时间延长。而过长的实验时间会导致实验过程中液氮的液面下降。除了耗费时间之外,液氮液面下降过多还会导致样品所处的温度升高,引起等温线异常(图1)。另外,过少的样品量会导致样品表面对吸附质分子的吸附量下降,也会引起等温线异常(图2、图3)。因此,选择合适的样品用量是得到理想的物理吸附数据的关键。[align=center] [img=,480,405]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910241420276086_2066_3224499_3.jpg!w480x405.jpg[/img] [/align][align=center]图1[/align][align=center][img=,412,344]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910241420366366_4857_3224499_3.jpg!w412x344.jpg[/img][/align][align=center]图2[/align][align=center][img=,436,374]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910241420447746_4326_3224499_3.jpg!w436x374.jpg[/img][/align][align=center]图3[/align]通常,根据待测样品的比表面积来估计实验时所使用的样品用量。如果对于待测的样品的比表面积不是十分了解,可以对于比表面积进行大体的估算。通常比表面积和样品量之间存在如下关系:[align=center]比表面积*样品量=5 (1)[/align]由等式(1)可见,样品量与比表面积成反比关系。比表面积越大,实验时所需的样品量就越少,反之亦然。当样品的比表面积为1m[sup]2[/sup]/g时,需要的样品质量为5g。而当样品的比表面积为10 m[sup]2[/sup]/g时,则需要的样品质量为0.5g。但以上关系式对于比表面积大于100m[sup]2[/sup]/g的样品并不适用。按照等式(1)计算,当比表面积大于100m[sup]2[/sup]/g时,由该关系式计算可以得到实验所需的样品量至少为0.05g(即50mg)。在物理吸附实验过程中,样品通常需要加入至一支重量约为20~40g,如果实验过程中加入的样品量少于0.05g,而在对经过脱气后的加入样品的样品管进行称量时,其质量也会在20~40g范围,甚至更高。因此物理吸附实验所使用的分析天平通常为万分之一克的天平。当样品质量低于50mg时,[b]由于确定样品的质量需要通过加入样品的样品管的质量和空白样品管的质量相减得到[/b],因此由称量带来的误差不容忽视。样品量越少,对于所得到的等温线的吸附量影响越大。因此,较少的样品质量也会对由等温线根据不同的模型计算得到的孔容积、比表面积、孔径分布曲线等结果产生影响。因此,当比表面积大于100m[sup]2[/sup]/g、小于300 m[sup]2[/sup]/g时,通常要求比表面积和样品量之间满足如下关系:[align=center]比表面积*样品量=30 (2)[/align]由等式(2)可见,对于比表面积为100m[sup]2[/sup]/g的样品而言,样品用量为0.3g。而当样品的比表面积为300m[sup]2[/sup]/g时,样品用量则为0.1g。当样品的比表面积大于为300m[sup]2[/sup]/g时,为了保证样品质量的准确性,实验的样品用量通常不低于50mg。需要特别指出,以上关系式为估算值,供制样时参考。

  • 氮吸附法测定比表面及孔隙率的技术

    任何粉体表面都有吸附气体分子的能力,在液氮温度下,在含氮的气氛中,粉体表面会对氮气产生物理吸附,在回到室温的过程中,吸附的氮气会全部脱附出来。当粉体表面吸附了满满的一层氮分子时,粉体的比表面积(Sg)可由下式求出: Sg=4.36Vm/W (Vm为氮气单层饱和吸附量,W为样品重量)而实际的吸附量V并非是单层吸附,即所谓多层吸附理论,通过对气体吸附过程的热力学与动力学分析,发现了实际的吸附量V与单层吸附量Vm之间的关系,这就是著名的BET方程,用氮吸附法测定BET比表面及孔径分布是比较成熟而广泛采用的方法,都是利用氮气的等温吸附特性曲线:在液氮温度下,氮气在固体表面的吸附量取决于氮气的相对压力(P/P0),当P/P0在0.050.35范围内时,吸附量与(P/P0)符合BET方程,这是氮吸附法测定比表面积的依据;当P/P00.4时,由于产生毛细凝聚现象,即氮气开始在微孔中凝聚,通过实验和理论分析,可以测定孔容、孔径分布。问题的关键是用甚么方法可以准确地把吸附的氮气量测量出来

  • 【分享】水处理——什么叫吸附法?

    [size=4][/size]1、[url=http://www.samsco.com.cn/KWD_%CE%FC%B8%BD.htm][u][color=#000080]吸附[/color][/u][/url]原理固体表面有吸附水中溶解及[url=http://www.samsco.com.cn/KWD_%BD%BA%CC%E5.htm][u][color=#000080]胶体[/color][/u][/url]物质的能力,比表面积很大的[url=http://www.samsco.com.cn/KWD_%BB%EE%D0%D4%CC%BF.htm][u][color=#000080]活性炭[/color][/u][/url]等具有很高的吸附能力,可用作[url=http://www.samsco.com.cn/KWD_%CE%FC%B8%BD%BC%C1.htm][u][color=#000080]吸附剂[/color][/u][/url]。吸附可分为物理吸附和化学吸附。如果吸附剂与被吸附物质之间是通过分子间引力(即范德华力)而产生吸附,称为物理吸附;如果吸附剂与被吸附物质之间产生化学作用,生成化学键引起吸附,称为化学吸附。[url=http://www.samsco.com.cn/KWD_%C0%EB%D7%D3%BD%BB%BB%BB.htm][u][color=#000080][u][color=#000080]离子[/color][/u][/url]交换[/color][/u]实际上也是一种吸附。物理吸附和化学吸附并非不相容的,而且随着条件的变化可以相伴发生,但在一个系统中,可能某一种吸附是主要的。在污[url=http://www.samsco.com.cn/KWD_%CB%AE%B4%A6%C0%ED.htm][u][color=#000080]水处理[/color][/u][/url]中,多数情况下,往往是几种吸附的综合结果。一定的吸附剂所吸附物质的数量与此物质的性质及其浓度和温度有关。表明被吸附物的量与浓度之间的关系式称为吸附等温式。目前常用的公式有二:弗劳德利希(Freundlich)吸附等温式,朗格缪尔(Langrnuir)吸附等温式。2、影响吸附的因素吸附能力和吸附速度是衡量吸附过程的主要指标。固体吸附剂吸附能力的大小可用吸附量来衡量。吸附速度是指单位重量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量。在水处理中,吸附速度决定了[url=http://www.samsco.com.cn/KWD_%CE%DB%CB%AE.htm][u][color=#000080]污水[/color][/u][/url]需要与吸附剂接触的时间。吸附速度快,则所需的接触时间就短,吸附设备的容积就小。多孔性吸附剂的吸附过程基本上可分为三个阶段:颗粒外部扩散阶段,即吸附质从溶液中扩散到吸附剂表面;孔隙扩散阶段,即吸附质在吸附剂孔隙中继续向吸附点扩散;吸附反应阶段,吸附质被吸附在吸附剂孔隙内的吸附点表面。一般,吸附速度主要取决于外部扩散速度和孔隙扩散速度。颗粒外部扩散速度与溶液浓度成正比,也与吸附剂的比表面积的大小成正比。因此吸附剂颗粒直径越小,外部扩散速度越快。同时,增加溶液与颗粒间的相对运动速度,也可以提高外部扩散速度。孔隙扩散速度与吸附剂孔隙的大小和结构,吸附质颗粒的大小和结构等因素有关。一般,吸附剂颗粒越小,孔隙扩散速度越快。吸附剂的物理化学性质和吸附质的物理化学性质对吸附有很大影响。一般,极性分子(或离子)型的吸附剂容易吸附极性分子(或离子)型的吸附质;非极性分子型的吸附剂容易吸附非极性的吸附质。同时,吸附质的溶解度越低,越容易被吸附。吸附质的浓度增加,吸附量也随之增加。污水的pH值对吸附也有影响,活性炭一般在酸性条件下比在碱性条件下有较高的吸附量。吸附反应通常是放热反应,因此温度低对吸附反应有利。3、吸附剂吸附剂的种类很多。常用是活性炭和腐植酸类吸附剂。(1).活性炭在生产中应用的活性炭的种类很多。一般都制成粉末状或颗粒状。粉末状的活性炭吸附能力强,制备容易,价格较低,但再生困难,一般不能重复使用。颗粒状的活性炭价格较贵,但可再生后重复使用,并且使用时的劳动条件较好,操作管理方便。因此在水处理中较多采用颗粒状活性炭。活性炭的比表面积可达800—2000m2/g,有很高的吸附能力。颗粒状活性炭在使用一段时间后,吸附了大量吸附质,逐步趋向饱和并丧失工作能力,此时应进行更换或再生。再生是在吸附剂本身的结构基本不发生变化的情况下,用某种方法将吸附质从吸附剂微孔中除去,恢复它的吸附能力。活性炭的再生方法主要有:1)加热再生法在高温条件下,提高了吸附质分子的能量,使其易于从活性炭的活性点脱离;而吸附的有机物则在高温下氧化和分解,成为气态逸出或断裂成低分子。活性炭的再生一般用多段式再生炉。炉内供应微量氧气,使进行氧化反应而又不致使炭燃烧损失。2)化学再生法通过化学反应,使吸附质转化为易溶于水的物质而解吸下来。(2)腐植酸类吸附剂用作吸附剂的腐植酸类物质主要有:天然的富含腐植酸的风化煤、泥煤、褐煤等,它们可以直接使用或经简单处理后使用;将富含腐植酸的物质用适当的粘合剂制备成的腐植酸系树脂。4、吸附工艺和设备吸附的操作方式分为间歇式和连续式。间歇式是将废水和吸附剂放在吸附池内进行搅拌30min左右,然后静置沉淀,排除澄清液。间歇式吸附主要用于小量废水的处理和实验研究,在生产上一般要用两个吸附池、交换工作。在一般情况下,都采用连续的方式。连续吸附可以采用固定床、移动床和流化床。固定床连续吸附方式是废水处理中最常用的。吸附剂固定填放在吸附柱(或塔)中,所以叫固定床。移动床连续吸附是指在操作过程中定期地将接近饱和的一部分吸附剂从吸附柱排出,并同时将等量的新鲜吸附剂加入柱中。所谓流化床是指吸附剂在吸附柱内处于膨胀状态,悬浮于由下而上的水流中。由于移动床和流化床的操作较复杂,在废水处理中较少使用。在一般的连续式固定床吸附柱中,吸附剂的总厚度为3~5m,分成几个柱串联工作,每个柱的吸附剂厚度为1~2m。废水从上向下过滤,过滤速度在4~15m/h之间,接触时间一般不大于30~60min。为防止吸附剂层的堵塞,含悬浮物的废水一般先应经过砂滤,再进行吸附处理。吸附柱在工作过程中,上部吸附剂层的吸附质浓度逐渐增高,达到饱和而失去继续吸附的能力。随着运行时间的推移,上部饱和区高度增加而下部新鲜吸附层的高度则不断减小,直至全部吸附剂都达到饱和,出水浓度与进水浓度相等,吸附柱全部丧失工作能力。在实际操作中,吸附柱达到完全饱和及出水浓度与进水浓度相等是不可能的,也是不允许的。通常是根据对出水水质的要求,规定一个出水含污染物质的允许浓度值。当运行中出水达到这一规定值时,即认为吸附层已达到“穿透”,这一吸附柱便停止工作,进行吸附剂的更换。5、吸附法在[url=http://www.samsco.com.cn/KWD_%CE%DB%CB%AE%B4%A6%C0%ED.htm][u][color=#000080][u][color=#000080]污水处理[/color][/u][/url][/color][/u]中的应用由于吸附法对进水的预处理要求高,吸附剂的价格昂贵,因此在废水处理中,吸附法主要用来去除废水中的微量污染物,达到深度净化的目的。如:废水中少量重金属离子的去除、少量有害的生物难降解有机物的去除、脱色除臭等。

  • 【原创大赛】官人代发:物理吸附实验中样品脱气条件的选择

    【原创大赛】官人代发:物理吸附实验中样品脱气条件的选择

    [b]作者:[/b]丁延伟,[color=#2d374b]中国科学技术大学理化科学实验中心副主任。[/color]在上一篇文章中介绍了《物理吸附实验中样品用量的选择》,按照物理吸附实验程序,在确定了样品用量之后,接下来要对样品进行脱气处理。脱气条件的选择与样品量均十分重要,是取得理想的实验结果的前提。在本文中,将对吸附实验中的脱气条件的选择进行阐述。脱气的目的是最大程度地去除表面吸附的溶剂和从环境中吸附的水蒸气等其他分子。如果表面吸附的这些物种不能有效去除,在进行吸附实验时势必会影响最终的吸附等温线的吸附量数值,由此导致所得到的比表面积、孔容积等参数的数值变小。因此,只有选择合理的脱气条件,有效地脱除样品表面吸附的溶剂、水蒸气等分子,才可以得到理想的实验结果。常用的脱气方式分动态脱气和真空脱气两种。其中,动态脱气是在一定的温度下,使加入到样品管中的样品上方流通一定流速的气体(通常为氦气或者氮气),流动的气氛将加热时表面吸附的溶剂、水分子等带离样品管,从而达到脱气的目的。而真空脱气则是在一定的温度下,将装有样品的样品管连接在仪器的脱气装置的真空,通过负压将表面吸附的溶剂、水分子等带离样品管。显然,真空脱气方式的脱气效果要优于动态脱气方式。实际上,大多数的物理吸附实验采用在一定的温度(通常高于室温)下抽真空的方法。在选择脱气条件时,通常需要设定合适的脱气温度和等温时间。一般来说,脱气温度越高,表面吸附的溶剂、水分子等的脱除效果越好。设定合适的脱气时间可以使这些分子有足够的时间被脱除。通常,在较高的脱气温度下所需的脱气时间可以适当缩短。在实际设定脱气条件时,与脱气时间相比,合适的脱气温度显得更加重要。如果脱气温度设定过高,通常会引起样品发生熔融、分解、表面结构变化、孔塌缩,由此得到的结果并非测试样品的实验结果。图1为在较高的脱气温度下得到的异常等温线。由图可见,即使样品中含有大量的孔结构,过高的脱气温度引起了孔的塌缩,从而导致吸附能力减弱,无法得到正常的等温线。 [align=center] [img=,436,374]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910241425496214_771_3224499_3.jpg!w436x374.jpg[/img] [/align][align=center]图1[/align]另一方面,在过低的脱气温度下,即使采用过长的等温时间(如12小时或24小时)也无法有效地脱除表面吸附的溶剂、水等分子。这些分子的存在会挤占表面的吸附位或者堵塞孔道,导致比表面积和孔容积下降。通常用热分析技术中的热重法(TG)和差示扫描量热法(DSC)来选择合适的脱气温度。理想的脱气温度应在熔点和分解温度之前。如果材料中含有结晶水,实验时如果不考虑结晶水存在时的结构状态,则脱气温度应在结晶水的分解温度之上。以下举例说明。例1 图1中的绿色曲线为含有结晶水的草酸钙样品的热重曲线,121℃开始的第一个失重台阶对应于结晶水的失去过程,389℃开始的第二个失重台阶对应于草酸钙分子结构中的CO的失去过程。(1)如果需要测量不含结晶水的草酸钙的物理吸附实验并由此得到比表面积孔容积等信息,则脱气温度应设置在300-350℃范围内。(2)如果需要测量含有结晶水的草酸钙样品的物理吸附实验并由此得到比表面积孔容积等信息,则脱气温度不得高于120℃。[b]需要特别指出,由于热重实验是在常压下的动态气氛下以恒定的加热速率条件下得到的,而吸附实验的真空脱气是在很定温度下的真空环境下进行的,设定的脱气温度应低于热重曲线的开始温度20-50℃,以免样品在脱气过程中发生分解。如果采用动态气体吹扫法进行脱气,则温度可以适当提高。由于脱气在等温下进行,所设定的脱气温度也应低于热重的开始分解温度5-10℃。[/b]例如,对于以上第(1)种情形的脱气温度可以设在80-100℃范围中的一个温度,对于以上第(1)种情形的脱气温度可以设在320-350℃中的一个温度。设置的温度越低,则脱气时间可以适当延长。常用的脱气时间为60-600分钟不等。另外,样品中孔的含量越多,脱气时间也应越长。[align=center][img=,560,270]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910241425579422_175_3224499_3.jpg!w560x270.jpg[/img][/align][align=center]图2 含有结晶水的草酸钙的TG曲线[/align]例2 为一种有机物的DSC曲线,由图可见样品自130℃开始逐渐发生熔融,如果需要对这种样品进行物理吸附实验,则脱气温度可以设置在80-110℃。如果温度设置过高,则易引起样品中孔结构的塌缩。[align=center][img=,560,271]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910241426055932_7531_3224499_3.jpg!w560x271.jpg[/img][/align][align=center]图3 一种有机物的DSC曲线[/align]综合以上两个实例,在设置脱气温度时应综合TG和DSC曲线来确定合理的脱气温度,对于熔点较高(高于400℃)或者不存在熔点的样品而言,只通过TG实验就足够了。另外,如果样品在加热过程存在不可逆相变,由于不同的结构形式的吸附能力也有差异,则脱气温度也应低于该温度。需要特别指出,[b]如果样品已经经过高温(高于400℃)热处理过程,由于脱气装置的最高工作温度在400-450℃范围,则可以直接将脱气温度设定在300-400℃[/b]。[b][color=black]如果样品中含有大量的微孔,在样品可以承受的最高温度下脱气时还应大幅度延长脱气时间,以使微孔中的吸附水、溶剂等分子彻底脱除。[/color][/b][color=black]如果样品中含有在合成或处理过程中引入的一些稳定性很好的无机盐如钠盐、钾盐等,这些化合物会堵塞表面的缺陷或孔,影响测量结果。如果不希望样品受这些无机化合物的影响,则应对样品进行再次处理。对于一些再合成或处理过程中有意在样品中负载的一些活性组分如铂、金等,则无需在处理时将这些活性组分进行置换。[/color]

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