|
Адсорбционная изотерма является источником информации о структуре отверстий сорбента, адсорбционной теплоте и других физико - химических характеристиках. Адсорбционная изотерма адсорбента может быть получена при постоянной температуре и относительном давлении в широком диапазоне. Чтобы лучше понять информацию, содержащуюся в адсорбционной изотерме, ниже приводится краткое описание классификации адсорбционной изотермы и механизма адсорбции [1, 8,10, 19,20, 33,53 - 55]: многочисленные адсорбционные изотермы можно разделить на шесть типов (классификация IUPAC), как показано на рисунке 1 - 11 как типы адсорбционной изотермы. Для микропористого адсорбента с небольшой внешней площадью его адсорбция проявляется в адсорбционной изотерме типа I, адсорбционная изотерма типа I вогнута с линией P / Po с разделением давления и характеризуется формированием платформы, которая является горизонтальной или близкой к горизонтальной, адсорбционная изотерма или прямая с P / Po по мере достижения давления насыщения * 1 Интерсект или выражение как « перетаскивание». Начальная часть адсорбционной изотермы представляет собой процесс заполнения узких микроотверстий в адсорбенте, предельная адсорбционная емкость которого зависит от доступного объема микроотверстий, а не площади поверхности, а наклон платформы при более высоком относительном давлении является результатом многослойной адсорбции на поверхности, не являющейся микроотверстием (например, среднее или крупное отверстие и внешняя поверхность). Адсорбционная изотерма типа II обычно представляет собой несвязанную однослойную и многослойную адсорбцию, вызванную беспористым или крупнопористым адсорбентом. Наличие точки перегиба указывает на переход от однослойной адсорбции к многослойной адсорбции, то есть завершение однослойной адсорбции и начало многослойной адсорбции. Адсорбционная изотерма типа III обычно связана с более слабым взаимодействием адсорбента - адсорбента (Adsorbent - Adsorbate) и более сильным взаимодействием адсорбента - адсорбента (Adsorbate - Adsorbate), когда синергия приводит к образованию многослойной адсорбции до завершения однородного адсорбента, что приводит к быстрому увеличению адсорбционной мощности по мере адсорбции, и взаимодействие между адсорбентом и адсорбентом оказывает значительное влияние на процесс адсорбции. Адсорбция водяного пара на непропористой поверхности является примером адсорбционной изотермы типа III. Характерной особенностью адсорбционной изотермы типа IV является наличие петли гистерезиса, которая в значительной степени связана с возникновением капиллярной конденсации и поддерживает постоянную адсорбционную емкость в более высоком и широком диапазоне разделения давления, начальная часть которой похожа на адсорбционную изотерму типа II, что соответствует однослойной и многослойной адсорбции на стенке среднего отверстия. В некоторых средних отверстиях или микропористых углях в редких сорбентах проявляется V - образная вода Адсорбционная изотерма, как и адсорбционная изотерма типа III, взаимодействие между адсорбентом и адсорбентом очень слабо по сравнению с взаимодействием между адсорбентом и адсорбентом, что, конечно же, включает в себя ситуацию, когда молекулы воды образуют водородные связи. Адсорбционная изотерма типа VI сопоставима, но имеет особое теоретическое значение, представляет собой многослойную адсорбцию, которая постепенно формируется на однородной непропористой поверхности, такой как графитизированный уголь, и высота каждой ступени обеспечивает адсорбционную емкость различных адсорбционных слоев. 
Рис.1-11 МУПАК классификация или адсорбция изотермы Диаграмма L - 11 Типы изотерм адсорбции по Объединению чистой теоретической и прикладной химии (IUPAC) Адсорбционная изотерма представляет собой адсорбцию, проводимую различными апертурами пропорционально их общей площади поверхности или объему отверстия, и для щелевых отверстий ее адсорбционная изотерма N (P) может быть выражена следующим образом [56 - 60]: среди N (P) - абсорбционное молярное число при относительном давлении P; Hmin и Hmax представляют собой небольшие и большие отверстия zui в адсорбенте; (P, H) - плотность моля при апертуре H при относительном давлении P; f (H) - функция пористости, соответствующая ширине отверстия H, которая характеризует распределение апертуры адсорбента. Эванс [58] и его коллеги используют статистическую термодинамическую аппроксимацию свойств жидкости, адсорбируемой в пористости, теорию функции средней плотности поля (Mean - field). Плотность Функциональные Theory) проводит исследования. Теория функции средней плотности поля - это приближенная теория, которая делит взаимодействие между молекулами жидкости в средне - жидкой фазе на ближнее отталкивание и дальнюю гравитацию. Влияние удаленных взаимодействий на свойства жидкости может быть приближено к теории функции средней плотности поля; Эффект ближнего отталкивания моделируется путем эквивалентного расположения жестких шаров. Теория функции средней плотности поля для фазы адсорбционного равновесия в больших порциях эквивалентна модели адсорбции, основанной на методах термодинамического анализа, в то время как описание адсорбционных молекул в меньших отверстиях ближе к реальной ситуации, особенно для прогнозирования толщины адсорбционного слоя на стенке отверстия и для отображения изменений, которые заполняются капиллярной конденсацией в отверстие при критическом размере отверстия. Взаимодействия между молекулами вычисляются с помощью уравнения потенциальной энергии Леннарда - Джонса, описанного выше. В 1989 году Seaton [56] и другие использовали теорию функции плотности для определения распределения отверстий углеродных адсорбентов от микроотверстий до средних отверстий. А После Oliver & Conklin [571] (Micromeritics) Ins.Corp. предлагает более общие методы вычислений, которые используют нелокальное или однородное приближение плотности (Nonlocal) или выглажденный плотность Регулярная обработка approximation с дальнейшим расширением до больших отверстий (от 0,4 нм до 400 нм). Используя метод DFT, автор [55] и некоторые зарубежные ученые [59 - 62] представили распределение апертуры углеродного адсорбента, и результаты показали, что DFT - это алгоритм, основанный на адсорбционной изотерме с высоким разрешением, которая более проста и может быть представлена только одним способом для всего диапазона пористости пористого твердого тела (от микроотверстий до больших отверстий). Кроме того, общее молекулярное моделирование в настоящее время имеет метод Монте - Карло [63 - 65], который аналогичен вышеупомянутому методу DFT и не будет повторяться здесь. В целом, молекулярное моделирование адсорбции углеродных адсорбентов и распределение апертур являются горячими точками текущих исследований, о чем свидетельствуют текущие исследования по углеродным адсорбентам и статьи, опубликованные в соответствующих публикациях. |