Klassifizierung der Adsorptionsisothermen und Zusammenfassung des Adsorptionsmechanismus

Die Adsorptionsisothermen sind eine Informationsquelle über die Struktur der Adsorptionsbohrungen, die Adsorptionswärme und andere physikalisch-chemische Eigenschaften. Die Adsorptionsisothermie des adsorbierten Stoffes kann unter konstanten Temperaturen und relativen Druckbedingungen in einem weiten Bereich erhalten werden. Um die Informationen in der Adsorptionsisotope besser zu verstehen, gibt es eine kurze Einführung in die Klassifizierung der Adsorptionsisotope und den Mechanismus der Adsorption [1, 8, 10, 19, 20, 33, 53-55]: Die zahlreichen Adsorptionsisotope können in sechs Arten unterteilt werden (IUPAC-Klassifizierung), wie in Abbildungen 1-11 gezeigt. Für mikroporöse Adsorbente mit einer sehr kleinen Außenfläche zeigt sich ihre Adsorption als I-Adsorbent, I-Adsorbent und Partitdruck P / Po-Leitung sind konkav und charakterisiert sich durch die Bildung einer Plattform, die Plattform ist horizontal oder nahe horizontal, mit dem Erreichen des Sättigungsdrucks Adsorbent oder direkt mit P / Po = 1 Kreuzung oder als ein "Drag-tail". Der anfängliche Teil der Adsorptionsisothermie repräsentiert den Füllprozess schmaler Mikroporen in Adsorptionsmitteln, deren Grenzalsorptionskapazität von dem erreichbaren Mikroporenvolumen und nicht von der Oberfläche abhängt, und die Neigung der Plattform unter höherem relativen Druck ist durch mehrschichtige Adsorption auf nicht-mikroporen Oberflächen (wie mittlere oder große Löcher sowie äußere Oberflächen) verursacht. Typ II-Adsorptionsisothermie ist normalerweise eine nicht strenge einschichtige bis mehrschichtige Adsorption, die durch porlose oder großporige Adsorbenten verursacht wird. Das Vorhandensein eines Wendepunkts zeigt einen Übergang der einschichtigen Adsorption in die mehrschichtige Adsorption, d.h. den Abschluss der einschichtigen Adsorption und den Beginn der mehrschichtigen Adsorption. Typ III Adsorption Isothermie ist in der Regel mit einer schwächeren Adsorbent-Adsorbat-Wechselwirkung und einer stärkeren Adsorbat-Adsorbat-Wechselwirkung verbunden, in diesem Fall führt der Synergieeffekt zu einer mehrschichtigen Adsorption, bevor eine homogene einzelne Adsorbentschicht noch nicht abgeschlossen ist, wodurch sich die Adsorbentkapazität schnell erhöht, während die Adsorbent-Adsorbent-Wechselwirkung einen wichtigen Einfluss auf den Adsorbentprozess hat. Die Adsorption von Wasserdampf auf nicht-porigen Oberflächen ist ein Beispiel für eine Isothermlinie des Typs III der Adsorption. Das offensichtliche Merkmal der IV-Adsorptionsisotherme ist die Existenz einer Verzögerungsschleife, die stark mit der Erscheinung der Kapillarkondensation zusammenhängt, und eine konstante Adsorptionskapazität im höheren und breiteren Partieldruckbereich aufrechterhalten, deren Ausgangsteil der II-Adsorptionsisotherme ähnlich ist, was der Einschicht- bis Mehrschichtadsorption auf der Lochwand entspricht. V-Wasser in einigen mittleren oder mikroporellen Kohlen in wenigen Adsorbenten

Adsorptionsisotopen, wie Typ III-Adsorptionsisotopen, sind die Wechselwirkungen zwischen Adsorbent und Adsorbent sehr schwach im Vergleich zu den Wechselwirkungen zwischen Adsorbent und Adsorbent, was natürlich auch Fälle umfasst, in denen Wassermoleküle Wasserstoffbindungen bilden. Typ VI Adsorption Isothermie ist ähnlich, aber mit besonderer theoretischer Bedeutung, repräsentiert die allmähliche Bildung von mehreren Schichten Adsorption auf einer gleichmäßigen nicht-porösen Oberfläche wie Graphitkohle, jede Stufe Höhe bietet die Adsorptionskapazität einer anderen Adsorptionsschicht.

Abbildung 1-11 IUPAC Klassifizierung von Adsorption Isothermen

Abbildung 11 Typ der Adsorptionsisotope nach IUPAC

Die Adsorptionsisothermie ist eine Überlagerung der Adsorption durch verschiedene Durchmesser im Verhältnis zu der Gesamtfläche oder dem Durchmesser, die sie einnehmen, und für die schmalen Poren kann die Adsorptionsisothermie N (P) durch die folgende Formel ausgedrückt werden [56-60]:

Von

N(P) ist die Anzahl der Adsorptionsmole bei relativem Druck P;

Hmin und Hmax sind kleine und große Aperturen in Zui Adsorbenten;

ρ(P,H) ist die molare Dichte des Durchmessers H bei relativem Druck P N;

f(H) ist die Porenkapazitätsfunktion, die der Lochbreite H entspricht, und charakterisiert die Durchmesserverteilung des Adsorbents.

Evans [58] und seine Kollegen verwenden eine ungefähre Methode der statistischen Thermodynamik für die Eigenschaften von Flüssigkeiten, die in den Poren adsorbiert werden, nämlich die Theorie der Mittelfelddichtefunktion (Mean-field function theory). Dichte Funktional Theorie) untersucht wurde. Die Theorie der Mittelfelddichtefunktion unterteilt die Wechselwirkungen zwischen flüssigen Molekülen in der mittel-flüssigen Phase in eine ungefähre Theorie der kurzen Abwehr und der fernen Schwerkraft. Die Auswirkungen von Ferninteraktionen auf die Eigenschaften von Flüssigkeiten können anhand der Theorie der Mittelfelddichtefunktion ungefähr behandelt werden; Der Abstoßeffekt wird durch die Äquivalenzanordnung der harten Kugeln modelliert. Die Theorie der Mittelfelddichtefunktion für die Prognose der Gleichgewichtsphase der Adsorption in größeren Poren ist gleichwertig mit dem Adsorptionsmodell, das auf der Grundlage der thermodynamischen Analysemethode vorgeschlagen wurde, während die Beschreibung der Adsorptionsmoleküle in kleineren Poren der Realität näher liegt, insbesondere die Dicke der Adsorptionsschicht auf der Lochwand vorhersagen kann und die Änderung der Kapillarkondensation zur Lochfüllung bei der kritischen Lochgröße zeigen kann. Die Wechselwirkungen zwischen den Molekülen werden anhand der oben beschriebenen Lennard-Jones-Gleichung berechnet. 1989 bestimmten Seaton et al. mit der Theorie der Dichtefunktion die Durchmesserverteilung von Kohlenstoff-Adsorbenten von Mikroporen bis zu Mittelporen. Folgen

Später Oliver und Conklin [571] (Micromeritics) Ins. Corp.) schlägt allgemeinere Berechnungsmethoden vor, die eine nicht-lokale oder homogene Dichtenannäherung (Nonlocal) verwenden. oder glatt Dichte Die regularisierte Behandlung der Annäherung) wird weiter auf den großen Lochbereich (0,4 nm bis 400 nm) erweitert. Die Anwendung von DFT-Methode Autoren [55] und einige ausländische Gelehrte [59-62] die Verteilung der Kohlenstoff-Adsorbenten durch die Durchmesserverteilung charakterisiert, die Ergebnisse zeigen, dass DFT ein Algorithmus ist, der auf der Grundlage der hochauflösenden Adsorbent-Isothermie einfacher ist und nur mit einer Methode den gesamten Porenbereich der porösen Feststoffe (Mikroporen bis zu großen Löchern) charakterisieren kann. Darüber hinaus gibt es die Monte-Carlo-Methode [63-65], die der oben genannten DFT-Methode ähnlich ist und hier nicht mehr erwähnt wird. Insgesamt sind die molekularen Simulationen der Kohlenstoffatorberung und die Verteilung der Aperturen aus der aktuellen Forschung in Bezug auf Kohlenstoffatorber sowie in Bezug auf die veröffentlichten Papiere in relevanten Veröffentlichungen die aktuellen Forschungspunkte.