化工热力学第三版课件教学课件 作者 陈钟秀 顾飞燕 胡望明 编著9 界面吸附.pptx

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1、9界面吸附化工热力学溶液界面吸附9.2气固吸附9.3界面热力学基础9.19界面吸附液固吸附9.49.1界面热力学基础12界面张力和界面自由焓界面热力学函数34界面自由焓对液体性质的影响界面的吸附量56体系存在界面时的平衡判据界面化学位9.1.1界面张力和界面自由焓界面上的分子受到指向体相内部的引力，若想增大界面面积，把内部的分子移动到界面上去，则需要外界克服这个引力做功。因此，界面张力还可以从能量的角度出发定义为增加单位表面积所消耗的可逆功。9.1.1界面张力和界面自由焓在等温等压下，定组成封闭体系所得上述非体积功，其值等于体系自由焓的增加，即

2、合并上两式得或9.1.2界面热力学函数热力学第一定律、第二定律用于界面热力学体系时表示为由上述表达式不难得到9.1.2界面热力学函数9.1.2界面热力学函数9.1.3界面自由焓对液体性质的影响（1）弯曲液面上的附加压力根据热力学原理，此过程体系的自由能不变，即9.1.3界面自由焓对液体性质的影响9.1.3界面自由焓对液体性质的影响（2）弯曲液面上的蒸气压体系自由焓的变化为由式（9-17）和式（9-18）可得9.1.3界面自由焓对液体性质的影响9.1.4界面的吸附量9.1.4界面的吸附量9.1.4界面的吸附量因此Gibbs定义溶质的相对单位面积吸

3、附量为此时溶质的吸附量为9.1.5体系存在界面时的平衡判据9.1.5体系存在界面时的平衡判据9.1.5体系存在界面时的平衡判据9.1.6界面化学位9.1.6界面化学位9.2溶液界面吸附12Gibbs吸附公式溶液的界面张力34溶液界面吸附等温线和吸附等温式溶液界面吸附层状态方程9.2.1Gibbs吸附公式由界面相组分i的界面化学位定义可知将上式微分得在等温等压条件下，界面相热力学基本方程（9-7）可简化为9.2.1Gibbs吸附公式比较式（9-42）和式（9-43）得若两边同除以相界面积，则上式变为采用Gibbs相界面方法，式（9-45）可改写为

4、9.2.1Gibbs吸附公式9.2.1Gibbs吸附公式9.2.2溶液的界面张力上述曲线称为界面张力等温线，对于二组分体系，可用如下的经验数学式表示9.2.3溶液界面吸附等温线和吸附等温式浓度稍大时，界面张力随浓度的变化关系偏离线性，需采用Szyszkowski经验式（9-51），即9.2.3溶液界面吸附等温线和吸附等温式上两式分别与Gibbs吸附公式结合得到描述吸附量与体相浓度（或分压）关系的吸附等温式，即9.2.3溶液界面吸附等温线和吸附等温式如果溶液浓度很大，，则式（9-55）变为结合式（9-55）和式（9-56）可得9.2.3溶液界面吸

5、附等温线和吸附等温式9.2.4溶液界面吸附层状态方程9.2.4溶液界面吸附层状态方程9.2.4溶液界面吸附层状态方程9.2.4溶液界面吸附层状态方程浓溶液中二维状态方程近似表达式为由Szyszkowski经验式和Gibbs吸附公式也可以导出一般条件下吸附层的状态方程，即9.2.4溶液界面吸附层状态方程9.3气固吸附12气固吸附曲线气固吸附等温方程34混合气体吸附平衡吸附热9.3.1气固吸附曲线吸附曲线主要反映固体吸附气体时，吸附量与温度、压力的关系。在一定温度下，改变气体压力测定该压力下的平衡吸附量，作Γ-p曲线，此曲线称为吸附等温线（图9-7

6、）。同理，压力恒定下吸附量随温度的变化曲线称为吸附等压线（图9-8）。吸附量恒定下，压力随温度的变化曲线称为吸附等量线（图9-9）。9.3.1气固吸附曲线9.3.1气固吸附曲线不同吸附体系的吸附等温线形状很不一样，常见的吸附等温线可分为五种基本类型，见图9-10。图9-10中纵坐标是吸附量，用单位质量吸附剂（固体）上吸附气体体积（标准状态）表示；横坐标是相对压力，是气体在吸附温度时的饱和蒸气压，p是吸附平衡时气体的压力。9.3.1气固吸附曲线9.3.2气固吸附等温方程9.3.2气固吸附等温方程9.3.2气固吸附等温方程当吸附发生在一个有限空间，

7、吸附剂表面只能吸附狀层而不可能达无限层，此时可得三常数的BET方程被吸附的气体在固体表面上若形成二维理想气体膜，则有微分上式得9.3.2气固吸附等温方程9.3.2气固吸附等温方程9.3.2气固吸附等温方程9.3.2气固吸附等温方程*9.3.3混合气体吸附平衡*9.3.3混合气体吸附平衡*9.3.3混合气体吸附平衡*9.3.3混合气体吸附平衡*9.3.3混合气体吸附平衡如果采用VanderWaals型界面状态方程以及混合规则则由式（9-84）可得*9.3.3混合气体吸附平衡*9.3.3混合气体吸附平衡*9.3.4吸附热在等温、等容和恒定吸附剂表面

8、积时，吸附nmol气体放出的热量为积分吸附热，即在等温、等容和恒定吸附剂表面积时，吸附剂再吸附少量气体所产生的热效应为微分吸附热，即*9.3.4吸附热