基于Langmuir等温吸附的吸附动力学方程

把吸附剂对溶质的吸附看作是吸附剂和溶质之间的化学反应,参照反应动力学方程提出了相应的吸附动力学方程。基于Langmuir等温吸附定义了吸附剂动力学浓度,并导出了它和固液比、Langmuir等温吸附方程参数的关系。吸附动力学微分方程为(1+a)级,对应于吸附剂动力学质量浓度是1级,对应于溶质质量浓度为a级。通过对动力学微分方程求解,分别得到了a=1和a=2时的动力学方程的解析表达式。在a=2时,用提出的动力学方程对文献的吸附数据进行了回归计算,结果表明该动力学模型和实验数据吻合良好,回归的相关系数R^(2)>0.97。

应用Langmuir等温吸附式研究含氯化肥对土壤吸磷的影响

本文采用Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温吸附方程式探讨含氯化肥对土壤吸磷的影响。结果表明，该方程能较好地描述供试土壤对磷的吸附过程，相关系数均达极显著水平。施氯处理的土壤对磷扣及附能力最强，说明氯提高了土壤对磷的吸附能力。应用Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程求得供试棕壤的适宜作物生长的施磷量为７６．７Ｐ／ｈａ。

煤的温压吸附试验方法与等温吸附试验方法比较研究

为了研究煤的温压吸附试验方法在煤层气吸附方面的可行性,本文对煤的温压吸附试验方法与煤的高压等温吸附试验方法进行了比较研究。分别取12个、10个、8个、和6个温压吸附试验点作为四组不同温度和相应不同压力作为温压吸附试验点,记为V_(实测)。使用温度-压力-吸附方程(Temperature-Pressure-AbsobingEquation(TPAE)),将方程转化为二元一次方程后进行线性回归计算其余三个参数,将所得的四个参数记为V_(计算)。通过计算_(实测)与V_(计算)之间的平均相对误差和标准偏差以衡量温压吸附试验方法的可行性。

初烤烟叶主脉与叶片的吸附等温线及其热力学性质研究

为探究初烤烟叶主脉与叶片在吸湿过程中所表现出的水分吸附特性,测定初烤烟叶主脉与叶片在环境温度20、25、30、35、40℃以及环境相对湿度50%、60%、70%、80%、90%下的吸湿情况,绘制初烤烟叶主脉与叶片的吸附等温线,采用5种常用的农产品吸附等温线模型对试验数据进行拟合,并在此基础上探究初烤烟叶主脉与叶片的热力学性质。结果表明,初烤烟叶主脉与叶片的吸附等温线属于Ⅲ型等温线,在环境相对湿度相同的条件下,初烤烟叶主脉与叶片的平衡含水率随环境温度的升高而降低。MHAE模型是描述初烤烟叶主脉与叶片吸附等温线的最佳模型,决定系数(R^(2))为0.99877~0.99905,平均相对百分率误差(MRE)为1.45515%~2.94968%。热力学性质研究结果表明,在平衡含水率发生变化时,初烤烟叶主脉与叶片的净等量吸附热(Q_(st))与微分吸附熵(ΔS)有相似的变化趋势,均随平衡含水率的升高而下降,且两者与温度之间都没有明显关系。在初烤烟叶主脉与叶片的水分吸附过程中,熵-焓补偿理论也同样存在并适用,并且水分吸附过程是自发的由焓所驱动的反应。综上,初烤烟叶主脉与叶片在水分吸附过程中的热力学性质较为相似,MHAE模型适合用来描述初烤烟叶主脉与叶片在温度20~40℃的吸附等温线。

基于Langmuir模型含水率对构造煤吸附CH_(4)/CO_(2)影响试验研究

为探究不同含水率条件下煤样对CH_(4)/CO_(2)单组分气体的吸附特性,以六盘水攀枝花煤矿为研究对象,利用吸附试验(CH_(4)吸附、CO_(2)吸附)结合Langmuir模型对不同含水率状态下的构造煤煤样进行试验,研究结构表明:运用Langmuir拟合对吸附量大小进行研究,其拟合相关系数R^(2)>0.99,在恒温恒压下,随着含水率的增加其CH_(4)吸附与CO_(2)吸附量均减小,且CH_(4)吸附量均小于CO_(2)吸附;对于同一含水率煤样,煤样对气体吸附量随着压力的增大先增大后达到平衡,根据Langmuir拟合得到极限吸附值a,其极限吸附量a值与含水率呈负相关关系,并且CO_(2)的a值均大于CH_(4)的a值。

二元混合气体等温吸附实验结果与扩展Langmuir方程预测值的比较

通过实验获得了CH4和N2及其二元混合气体的等温吸附方程,并利用扩展Langmuir方程对二元混合气体的吸附行为进行了预测。结果表明,利用纯CH4气体的等温吸附方程和扩展Langmuir方程对二元混合气体吸附行为的预测结果,均与二元混合气体的等温吸附实验数据存在较大误差。所以,当煤层气中含有一定数量的非甲烷气体时,只有通过混合气体的等温吸附实验,才能获得准确的吸附特性参数。

Langmuir吸附等温线方程的改进及其在沸石吸附重金属中的应用

从试验数据分析出发,基于经典Langmuir吸附等温线方程,通过引入虚拟重金属离子和平衡吸附面积分配参数的概念,并将传统的平衡吸附量概念转化为平衡吸附面积,成功建立了可用于分析重金属离子在沸石材料上多元吸附过程的改进式半经验吸附等温线方程和数据分析方法,并应用到重金属元素(Cu、Pb、Cd、Ni)在合成沸石上的吸附过程,结果令人满意。方程拟合结果表明:在一元吸附体系下,四种重金属离子的极限吸附面积顺序依次为Ni^2+>Cu^2+>Pb^2+>Cd^2+。在多元吸附体系中,由于重金属离子间的相互干扰,重金属离子的总极限吸附面积均小于各重金属离子在一元吸附体系下的极限吸附面积之和。在任何多元吸附系统中,无论初始浓度高低,Cu离子均占有吸附面积分配的优势,且随着初始浓度的增加其优势愈加明显或至少保持相对稳定。Pb离子的竞争优势主要体现在较高初始浓度,并且也随着初始浓度的增加而增加。Cd离子和Ni离子的优势地位则主要体现在较低初始浓度,且随着初始浓度的增加而逐步降低。

Langmuir等温式应用于溶液的等温吸附实验

目前国内通行的一些物理化学实验教材中,在溶液的等温吸附实验中借用了Langmuir等温式这一固体吸附理论,其给出的线性方程在非极稀浓度条件下(>0.1 mol/L)和实验结果偏离较大,造成理论理解和数据处理上的一些问题。论文从Gibbs吸附理论出发,结合表面过剩和Langmuir等温式,通过理论分析得到了更宽浓度条件下适用的关系式,并相应提出了一种直接非线性拟合法,得到了正丁醇在水-空气界面吸附实验的验证。证明了目前通用的线性方程是在极稀浓度下的近似。对表面张力-浓度非线性拟合求得吸附分子截面积、吸附常数等,和文献结果相符合。进一步提出了表征溶液界面层厚度的方法,求得正丁醇-水体系中,Gibbs吸附层厚度为5.09 nm。

镁改性植物源生物炭的制备及其对磷酸盐的吸附特性

为处理含磷废水和实现农业废弃物的资源化利用,将小麦秸秆制成生物炭,通过MgCl_(2)溶液对其进行浸渍改性,探究改性生物炭对水中磷酸盐的吸附特性。结果表明:热解温度为600℃,0.1 mol/L MgCl_(2)溶液改性得到的小麦秸秆生物炭(WS-0.1Mg-600)在pH=7、初始磷酸盐浓度为10 mg/L时,对磷酸盐吸附效果最好;WS-Mg-600投加量为1.25 g/L时,对磷酸盐吸附量为(4.02±0.46)mg/g;WS-Mg-600吸附磷酸盐最佳pH为10。吸附过程符合拟二级动力学方程以及Langmuir模型,表明该吸附过程是以化学吸附为主,并为单层吸附。

球黏土对单及多组分重金属离子的吸附效果

重金属污染水的防范和治理一直是国际上的难点和热点研究课题。吸附法具有经济可行和环境友好等优点,被认为是去除水中重金属离子的最佳技术。球黏土具有潜在的高吸附性能,为进一步探索利用球黏土治理重金属污染水的可行性,该研究通过单组分与多组分重金属离子的批式吸附试验,重点考察球黏土对Pb^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)、Cd^(2+)、Cr^(6+)的吸附效果和竞争吸附关系。单组分离子吸附试验表明,球黏土对重金属离子的吸附量遵循先快速增加后缓慢增长,随pH值的增大而增大,随初始浓度增加而增加,直至吸附饱和的规律。最佳吸附平衡时间为90 min;最佳溶液pH值为5。pH值对球黏土吸附5种重金属离子的影响程度由大到小依次为Zn^(2+)、Cd^(2+)、Cr6+、Cu^(2+)、Pb^(2+),当pH值从2增到5时,Zn^(2+)吸附量提高了184%。球黏土对5种离子Pb^(2+)、Cr^(6+)、Zn^(2+)、Cd^(2+)、Cu^(2+)的饱和吸附量分别为311.847、301.437、263.213、195.435和179.635 mg/g。通过动力学模型和等温线模型拟合,吸附数据更加符合准二阶动力学模型和Langmuir等温吸附模型,说明吸附过程为单层吸附,吸附方式为化学吸附,最大吸附量依次为Pb^(2+)(497.593 mg/g)>Cr6+(442.868 mg/g)>Zn^(2+)(339.376 mg/g)>Cd^(2+)(290.039 mg/g)>Cu^(2+)(194.941 mg/g)。多组分离子吸附试验表明,球黏土对4种离子的吸附量同样呈先快速后缓慢增长,直至平稳的趋势。各离子在球黏土的活性位点上表现出的竞争能力由强到弱依次为Cr^(6+)、Zn^(2+)、Cd^(2+)、Cu^(2+)。通过等温线模型拟合,发现多组分重金属离子吸附数据更加符合Langmuir等温吸附模型,吸附方式和吸附过程与单组分一致,各组分的最大吸附量与单组分相比有所下降,但吸附总量却大大增加,说明球黏土对多组分重金属离子具有良好的吸附能力。与其他原生矿物材料相比,球黏土对重金属离子具有更大的吸附量,该研究成果可为球黏土作为吸附剂的利用和推广提供理论依据和数据支持,具有较大的现实意义。

高岭土对含有Cu^(2+)和Pb^(2+)污水吸附性实验

这是一篇环境工程领域的论文。为了研究高岭土对含有Cu^(2+)和Pb^(2+)污水吸附性能的影响,开展了不同初始浓度、温度、吸附时间、高岭土掺量和pH值作用下高岭土吸附重金属离子实验,并分析了高岭土对Cu^(2+)和Pb^(2+)共同吸附实验结果。结果表明:高岭土吸附金属Pb^(2+)离子的效果要好于高岭土吸附金属Cu^(2+)离子的效果。结合实验结果和经济效益而言,在初始浓度为200 mg/L,pH值为6、温度为30℃,高岭土掺量为1.5 g,吸附时间为2.0 h时,高岭土对金属Pb^(2+)和Cu^(2+)离子的吸附效果较优,其中金属Pb^(2+)离子的吸附量分别达到了56.38、56.22、58.76、35.75、和42.42 mg/g,金属Cu^(2+)离子的吸附量45.99、47.45、47.27、25.26、22.52 mg/g。整体上,高岭土对共同吸附金属离子(Cu^(2+)、Pb^(2+))的吸附量要小于单一离子的吸附量,这是由于两个金属离子在吸附过程中会相互影响对方的吸附过程。Langmuir模型对实验曲线的拟合度要远远高于Freundlich模型对实验曲线的拟合度,这就说明了Langmuir等温吸附模型更加适用于高岭土吸附金属离子吸附量的变化规律,进而证明了高岭土吸附重金属离子属于表面吸附,被吸附的重金属离子都是相互独立存在的。

计算机模拟在物理化学BET多分子层吸附理论教学中的应用

BET多分子层吸附理论抽象但应用广泛,BET公式的推导过程涉及较多数学知识,学生很难透彻理解BET公式的物理意义。面对比表面分析仪输出的吸附脱附等温线和比表面积,学生只能生搬硬套,难以达到预期的教学效果。本文利用计算机模拟气体分子在固体表面的吸附脱附过程,通过调整吸附脱附常数,可分别得到第I、II、III类吸附等温线;结合实时可视化使学生能直观看到气体分子在固体表面的吸附脱附动力学,从而能更好地理解BET理论。计算机模拟辅助教学还能活跃课堂气氛,实现教与学互动,激发学生的求知欲和科研兴趣,提高教学质量。

电化学方法下的聚β-环糊精吸附苯胺特征

聚β-环糊精(聚β-CD)是通过电化学合成法制备的一形状类似β-环糊精(β-CD)锥筒型的β-环糊精聚合物。苯胺是一种危害较大的环境污染物之一,聚β-CD包合吸附苯胺(An)的机制研究对今后聚β-CD去除苯胺具有重要的意义。在298.15~323.15 K的温度范围内,以电聚合法合成的聚β-CD/聚苯胺(PANI)复合材料的荷电量为吸附量,通过6种吸附等温模型(Langmuir、Freundlich、Langmuir-Freundlich、Temkin、Henry和BET)和4种动力学方程(准一级动力学、准二级动力学、颗粒内扩散及Elovich方程)的拟合,考察了聚β-CD包合吸附苯胺过程中的等温模型及其吸附动力学特征。结果显示,在此温度范围内,Langmuir-Freundlich、Temkin等温吸附模型适合描述聚环糊精对苯胺的包合吸附,说明聚β-CD包合苯胺是单分子层与多分子层吸附共存,且其吸附热与温度呈线性关系,吸附热随表面覆盖率增加而下降;准一级动力学模型更适合模拟聚β-CD包合吸附苯胺的反应过程,表明聚β-CD包合吸附苯胺以物理吸附为主,因此聚β-CD可以应用于苯胺的去除。

羧基化改性海带渣对结晶紫的吸附性能研究

采用丁二酸酐(SA)对海带渣(LJR)进行羧基化修饰。利用红外光谱、扫描电镜、能量色散光谱对LJR和改性海带渣(CLJR)进行表征,对比改性前后LJR对结晶紫(CV)的吸附性能,并确定CLJR的最优吸附条件。结果发现:CLJR在1728 cm^(-1)处出现羧基的特征峰,孔隙结构明显增多,羧基化改性增强了LJR对CV的吸附性能。CLJR的最优吸附条件为初始质量浓度100 mg/L、吸附剂投加量0.8 g/L、初始pH 5~11;升高温度对LJR和CLJR的吸附过程有利。

一个与吸附剂浓度有关的Langmuir等温式(英文)

实验测定了不同吸附剂浓度下,高岭土对Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的吸附作用,结果表明存在明显的吸附剂浓度效应,即吸附等温线随吸附剂浓度升高而降低.采用传统的Langmuir吸附等温式对实验数据进行拟合表明,此等温式可准确地描述给定吸附剂浓度下的吸附结果,但不能预测其吸附剂浓度效应.根据表面组分活度(SCA)模型,假设吸附剂颗粒间存在相互作用,吸附剂表面吸附位的活度系数不等于1,而应为吸附剂浓度的函数,推导出了一个与吸附剂浓度有关的Langmuir(Langmuir-SCA)方程.运用高岭土吸附Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)以及文献中蛭石吸附Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)、咖啡吸附Pb(Ⅱ)的实验数据检验方程的适用性,结果表明Langmuir-SCA方程可准确地描述所观察到的吸附剂浓度效应.方程的两个内禀参数,热力学平衡常数(Keq)和特征饱和吸附量(Γ0m),与吸附剂浓度无关,并可由吸附实验数据拟合求得.

Langmuir吸附等温式推导浅析

介绍了3种典型的Langmuir吸附等温式推导方法,分别是吸附动力学、吸附热力学和德博尔吸附理论。重点提出了一种新的Langmuir吸附等温式推导方法——化学反应类比法,并引入可调参数ν1。推导出的吸附等温式通过ν1的取值变化既能描述单分子层吸附也能描述多分子层吸附,且当ν1在不同的范围内时,其吸附等温曲线形状与Ⅰ型、Ⅲ型、Ⅴ型吸附等温线形状相同。总结和比较了这几种推导方法的核心机理,探究了气固吸附的本质特征。

4种常用饲料原料安全水分及等温吸附研究

试验旨在研究常用饲料原料的平衡水分吸附等温线,选择拟合效果最佳的方程,计算在不同环境温度下的绝对安全水分和相对安全水分。通过修正Halsey(MHAE)、修正Henderson(MHE)、修正Chung-Pfost(MCPE)、修正3参数GAB(MGAB)、修正Oswin(MOE)等5种农产品常用的吸附方程对4种饲料原料(大麦粉、次粉、麸皮、花生粕)平衡水分吸附等温线的拟合效果进行评价。结果发现,对大麦粉平衡水分吸附等温线,15℃时MHE方程拟合效果最好,25℃和35℃时MCPE方程拟合最好;对次粉平衡水分吸附等温线,15℃时MGAB方程拟合效果最好,25℃和35℃时MOE方程拟合效果最好;对麸皮平衡水分吸附等温线,MOE方程在15、25、35℃时拟合效果均为最好;对花生粕平衡水分吸附等温线,15℃时MOE方程拟合效果最好,25℃时MGAB方程拟合效果最好,35℃时MHAE方程拟合效果最好。选择拟合度最佳的方程,计算得出了4种饲料原料在不同环境温度下的绝对安全水分和相对安全水分,可为饲料贮存和防霉工作提供科学指导。

山核桃吸附-解吸等温线及平衡水分研究

以带壳山核桃和山核桃仁为试材,采用静态称量法测定带壳山核桃和山核桃仁在25、35、45℃的吸附-解吸等温线,并采用等温线数学模型进行拟合,测定其热力学参数。采用低场核磁研究不同水分活度下带壳山核桃和山核桃仁中的水分结合状态。结果表明:带壳山核桃和山核桃仁的吸附与解吸等温线属于Ⅱ型,GAB模型拟合精度最高。带壳山核桃和山核桃仁的净等量吸附热、微分熵和积分焓均随含水率的增加而降低,积分熵随含水率的增加而上升,扩张压力随水分活度的增大而上升,并随温度的上升而下降。带壳山核桃的净等量吸附热、微分熵和积分焓均大于山核桃仁,而积分熵则相反。因此,带壳山核桃的贮藏稳定性较高,而山核桃仁易于干燥。根据安全水分活度可以得出带壳山核桃和山核桃仁的安全贮藏含水率分别为7.38%和5.61%。此外,根据解吸过程净等量吸附热可以得出,带壳山核桃和山核桃仁含水率分别低于14%和12%时需提供更多的热量以维持脱水速率。低场核磁结果表明,在高水分活度下,水分子主要以自由水和不易流动水状态存在,在低水分活度下,水分子主要以结合水状态存在。

固液吸附等温线模型与热力学参数计算

吸附法由于操作方便和价格便宜,广泛应用于分离与纯化领域。吸附等温线模型是理解吸附机理的重要方法,吸引了无数研究人员针对不同吸附体系不断建模和修正。论文收集了13种液相常用的吸附等温线模型,综述了其相关定义以及近十年相关工作的典型例子,并按照提出模型时表面结构和活性位分布的均匀性分类,以便查阅。此外,探讨了用这些模型的模型常数计算吸附过程热力学参数的合理性,以及模型平衡常数的量纲对热力学参数计算的影响。

龙眼果粉的水分吸附特性研究

以龙眼果粉为对象,利用静态测量法测定其在不同温度下的吸湿等温线,探究在不同含水率下龙眼果粉的X射线衍射图谱及玻璃化转变温度,并通过数学方程计算其热力学特性参数,以揭示龙眼果粉的水分吸附特性。结果表明,龙眼果粉的吸湿等温线为Ⅲ型等温线,Peleg模型是龙眼果粉吸湿等温线的最佳拟合模型。在水分活度(water activity,A_(w))>0.69时,龙眼果粉水分吸附量显著增加,导致糖类晶体结构消失。龙眼果粉的吸附过程符合熵焓互补理论,其吉布斯自由能为1586.6 J/mol>0,表明可通过控制环境条件来控制龙眼果粉的吸附过程。干基含水率从0.054 g/g上升到0.350 g/g时,龙眼果粉的玻璃化转变温度起始点从14.6℃降低至-26.5℃,其终点从39.1℃下降至-5.8℃。25℃下龙眼果粉的理论最佳贮藏A_(w)为0.086,对应的干基含水率为0.0495 g/g。该研究结果可为龙眼果粉贮藏条件的选择提供参考。