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    氮氣吸脫附曲線類型

    2021.5.19

    吸附等溫線的類型:

    基礎知識版塊之氮氣吸脫附曲線

    I 型等溫線在較低的相對壓力下吸附量迅速上升,達到一定相對壓力后吸附出現飽和值,似于?Langmuir?型吸附等溫線。一般,I??型等溫線往往反映的是微孔吸附劑(如分子篩、微孔活性炭)上的微孔填充現象,飽和吸附值等于微孔的填充體積。

    II 型等溫線反映非孔性或者大孔吸附劑上典型的物理吸附過程,這是?BET公式(公式將在下一期文章詳述)最常說明的對象。由于吸附質于表面存在較強的相互作用,在較低的相對壓力下吸附量迅速上升,曲線上凸。等溫線拐點通常出現于單層吸附附近,隨著相對壓力的繼續增加,多層吸附逐步形成,當達到飽和蒸汽壓時,吸附層無窮多,將導致試驗難以測定準確的極限平衡吸附值。

    III??型等溫線十分少見。等溫線下凹,且沒有拐點。吸附氣體量隨組分分壓增加而上升。曲線下凹是因為吸附質分子間的相互作用比吸附質于吸附劑之間的強,第一層的吸附熱比吸附質的液化熱小,致使吸附初期吸附質較難于吸附,在隨吸附過程的進行,吸附出現自加速現象,吸附層數也不受限制。BET?公式? C?值小于?2?時,可以描述?III?型等溫線。

    IV??型等溫線與?II??型等溫線類似,但曲線后一段再次凸起,且中間段可能出現吸附回滯環,其對應的是多孔吸附劑出現毛細凝聚的體系。在中等的相對壓力,由于毛細凝聚的發生?IV??型等溫線較?II??型等溫線上升得更快。中孔毛細凝聚填滿后,如果吸附劑還有大孔徑的孔或者吸附質分子相互作用強,可能繼續吸附形成多分子層,吸附等溫線繼續上升。但在大多數情況下毛細凝聚結束后,出現一吸附終止平臺,并不發生進一步的多分子層吸附。

    V??型等溫線與?III??型等溫線類似,但達到飽和蒸汽壓時吸附層數有限,吸附量趨于一極限值。同時由于毛細凝聚的發生,在中等的相對壓力等溫線上升較快,并會伴有回滯環。

    VI??型等溫線是一種特殊類型的等溫線,反映的是無孔均勻固體表面多層吸附的結果(如潔凈的金屬或石墨表面)。實際固體表面大都是不均勻的,因此很難遇到這種情況。

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