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。

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。

固液相离子吸附体系中吸附剂浓度效应与Langmuir方程的适用性

以蛭石吸附Zn2+和Cd2+为例,探讨Langmuir方程在固液相离子吸附体系中的适用性,结果表明:传统吸附等温线随吸附剂浓度W0增大而下降,吸附量qe不仅仅由液相平衡浓度Ce所决定,而是Ce和W0两个变量的函数;以Langmuir方程的线性形式对实验数据进行拟合,在给定吸附剂浓度水平下的实验数据与Langmuir方程拟合的相关性很好,但方程中的两个参数随吸附剂浓度增大而降低而且差异显著,表明Lang-muir方程仅适用于给定吸附剂浓度的体系,采用单一参数的Langmuir方程难以准确描述试验检测范围内Zn2+和Cd2+的吸附规律.

蛭石的NH_4^+吸附与Langmuir方程

测试检验和理论分析说明在Langmuir方程应用中将平衡吸附量Qe表达为离子起始浓度C0和介质用量W0的函数时,Qe=W0qmC0/(KC+C0),方程式中系数KC不是常数,而是W0的函数并与W0呈线性相关.在蛭石铵离子吸附关系式中,Langmuir方程适用的范围是起始浓度C0较小.

活性炭纤维吸附低浓度甲苯废气吸附等温方程的研究

在自制吸附器上研究粘胶基活性炭纤维吸附低浓度甲苯废气的特性,通过实验测定活性炭纤维吸附不同浓度甲苯废气的穿透曲线,并运用Origin6.0Professional软件计算出不同浓度甲苯废气的平衡吸附量,分别用Freundlich、Langmuir和D-R方程拟合得出吸附平衡关系,并与实验结果进行比较。结果表明,在浓度较低时,Langmuir方程能更好地符合实验结果,而浓度较高时,D-R方程与实验结果吻合得更为理想。

液—固吸附体系中扩展的Langmuir方程的推导和检验

从气-固吸附体系中推导出的Langmuir方程,近一世纪来只能经验性地描述液相吸附.本研究以液-固界面上的溶质计量置换模型为基础,考虑到液-固吸附体系中各组分之间的相互作用,从理论上推导出了在液-固体系中描述在不同溶剂浓度条件下的溶质吸附的扩展的Langmuir公式，并称其为扩展的LLangmuir公式。将Langmuir公式中经验参数与液相色谱中的计量置换平衡中的参数相关联，还将其扩展到在不同溶剂浓度条件下的溶质定量吸附的描述，为Langmuir方程在描述不同溶剂浓度条件下的组分吸附奠定了理论基础，扩大了Langmuir公式的应用。以不同溶剂浓度条件下所得到的吸附等温线数据对理论推导出的扩展的Langmuir公式进行了验证，并与计量置换平衡中的参数相关联，表明用吸附等温线法计算的计量置换参数Z与用高效液相色谱法得到的Z值符合程度很好。

页岩气容量法等温吸附实验气体状态方程优选

页岩气藏资源评价和开发的关键基础资料——等温吸附曲线,通常是通过容量法等温吸附实验获取的,决定其准确与否的关键是选择合适的气体状态方程来计算吸附/解吸气量。为此,针对不同气体状态方程对页岩气相态描述差异较大的情况,设计了简易、方便的气体状态方程优选评价实验装置和实验方案,该方法避开了对气体体积的频繁计算所带来的实验误差,仅通过测试不同状态下的压力即可评价气体状态方程的适用性,其原理和设备操作简单,计算方便。对实验结果的分析结论表明:(1)不同气体状态方程对甲烷的相态描述均有不同程度偏差,且压力越高偏差越大,页岩等温吸附实验中必须优选合适的气体状态方程来计算吸附气量和解析气量;(2)低压下(小于10 MPa)宜选用SRK方程、高压下(大于10 MPa)宜采用RK方程来计算甲烷气田相态变化;(3)总体上,结合我国页岩气藏埋藏较深、压力多在20 MPa以上的实际情况,RK方程能更好地计算出甲烷气田的相态变化特征,从而满足页岩等温吸附实验的需要。

Langmuir方程在变压吸附过程中的应用

总结了Langmuir方程在变压吸附分离过程设计中的应用。利用Langmuir方程从理论上阐明了混合气体组分吸附性质和组成对分离的影响及组分浓度随压力的变化情况 ,并推导了Lewis关系式。

状态方程对页岩吸附甲烷等温线的影响

通过比较3种通用状态方程和1种经验方程计算的甲烷压缩因子,分别计算了4种状态方程的页岩吸附甲烷等温线,并与美国国家标准与技术研究院(NIST)的标准参考数据库计算的结果进行了对比。结果表明,不同状态方程计算的吸附等温线存在显著差异,状态方程对吸附量的影响在平衡压力低于4 MPa时较小,在中-高压力之后影响迅速增大,特别是压力高于13 MPa后,等温线形状发生了根本变化,这主要是由于不同状态方程计算的吸附增量在中-高压力之后差距越来越大所致,而在低压力条件下这种影响较小。

由Langmuir方程计算标准吸附平衡常数

在Langmuir方程中,参数b被定义为吸附与解吸速率常数的比值,即吸附平衡常数。长期以来,人们习惯用吸附平衡常数b进行吸附热力学参数计算。但实际上b并不符合标准平衡常数的特征。本文提出了由Langmuir方程计算标准吸附平衡常数的方法。

Langmuir方程在稀溶液吸附中的应用

介绍了自交换吸附模型导出的自稀溶液中吸附的Ｌａｎｇｍｕｉｒ 方程；分析了利用三种Ｌａｎｇｍｕｉｒ 方程直线型式求算ｎｓｍ 、ｂ 值的利弊。讨论了ｎｓｍ 和ｂ 的意义和应用，指出ｎｓｍ 与气体吸附的单层饱和吸附量不同，用其计算比表面只有相对意义； ｎｓｍ 与表面活性位数目有一定关系；由ｂ 值求算吸附热的表观意义。

Langmuir吸附方程的应用

本文总结了Langmuir方程在吸附分离过程中的应用。利用Langmuir方程得到直观表达混合气组分气体间吸附强弱关系及分离的难易程度的x-y图,推导了Lewis关系式。

活性碳纤维吸附甲苯废气吸附等温方程的研究

研究了固定床吸附器中粘胶基活性碳纤维(viscose rayon-based ACFs)吸附甲苯废气的特性,通过实验测定活性碳纤维吸附不同浓度甲苯废气的穿透曲线,作出等温吸附曲线,根据实验数据拟合出几个吸附平衡方程,并与实验结果进行比较。实验结果可为工业设备设计提供参考。

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。

Langmuir方程Γ_∞在被吸附的重金属量测定中的应用

为研究吸附剂吸附的原理和影响因素,采用数学建模和模拟方法对Langmuir方程的常量Γ∞进行了定量分析,发现吸附剂总表面积是影响吸附能力的主要因素,吸附剂吸附能力随总表面积增大而增大,随粒径减小而急剧增大,悬浮物颗粒的几何形态影响甚小。天然状态下,单位水体悬浮物含量的不同将导致总表面积的不同,进而影响被吸附重金属的量。总之,改变悬浮物颗粒表面都会影响试验精度。

羧基淀粉接枝聚合物对重金属离子的吸附等温方程

通过化学反应过程将丙烯腈接枝到高交联淀粉上,接枝产物再经皂化水解制得不溶性羧基淀粉接枝聚合物(简称羧基淀粉).研究了羧基淀粉吸附重金属离子的容量,结果表明,吸附量随吸附平衡浓度的变化规律,遵从Q/Qmax=ac/(1+ac)方程.

等温吸附量方程常数的物理含义及无因次吸附量方程

LANGMUIR(兰格苗尔)于1918年发表的等温累积吸附量方程,描述了在等温条件下累积吸附量与吸附压力之间的关系。然而,应当指出,兰氏方程是利用甲烷气、氮气、一氧化碳气、二氧化碳气、氧气和氩气等气体,在由云母片制成的吸附仪上进行了大量等温吸附实验,在实验取得数据的基础上,提出的一个等温累积吸附量经验方程。该方程具有a和b两个常数。陈元千等于2018年发表了等温累积吸附量方程的推导结果。该方程也存在A和B两个常数。研究结果表明,陈氏和兰氏的等温累积吸附量方程的两个常数都具有重要的物理含义。陈氏方程的常数A和兰氏方程的常数a都表示样品的极限累积吸附量;陈氏方程的常数B和兰氏方程的常数b都表示等温瞬压吸附量递减率;陈氏方程的AB和兰氏方程的ab都表示样品的最大初始理论吸附量。同时,建立了陈氏和兰氏的等温无因次累积吸附量方程和等温无因次瞬压吸附量方程,并提出了确定等温饱和吸附压力和等温饱和累积吸附量的方法。通过16个实例应用,发现陈氏方程和兰氏方程评价样品的极限累积吸附量基本一致;对于等温瞬压吸附量递减率和最大初始理论吸附量的评价,兰氏与陈氏的结果相差明显。但应当注意到,兰氏方程是一个经验方程,其可靠程度要比陈氏方程低。

等温吸附方程式的普遍形式

应用统计力学理论研究气体吸附,得到等温吸附方程式的普遍形式.指出BET等温吸附方程是忽略气体分子相互作用时该普遍形式的自然结果.最后给出气体在Keesom势和Lennard-Jones势作用下的等温吸附方程的具体形式.

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。