自溶液中的吸附——Ⅳ.糖炭对脂肪族二元酸及其混合溶液的吸附

此工作的目的有二:一是继续研究自溶液中吸附同系物的规律,进一步考验上文对于Langmuir公式中吸附系数6的理论分析;二是继续混合溶液吸附的研究,以进一步阐明混合溶液吸附中的顶替机构。     

试论de Boer-Zwikker公式在溶液吸附中的应用

一、引言 固体自溶液中的吸附有许多应用,而且已有很长的历史,伹人们对其认识则长期停留在经验阶段。这主要是因为问题太复杂;除了固体表面本身的性质多样化以外,还涉及到溶液本身的理论问题。因此并不夸张地可以这么说:在固体表面的结构和溶液理论比较满意地解决之     

新型材料电气石对酸性溶液中镉离子的吸附

电气石对溶液中Cd2+离子的吸附特性和机理研究的结果表明,电气石对Cd2+离子的吸附受吸附时间、温度及初始浓度的影响.在酸性、中性及碱性条件下电气石对Cd2+均有较好的去除效果,这主要归结为电气石能将酸性(除pH2.0和3.0外)、中性或碱性溶液pH自动调整至6.4左右.在强酸性条件下(相对工业废水酸度),电气石对Cd2+离子吸附优于其他矿物材料且符合Langmuir和Freundlich模型,相比之下,更符合Langmuir模型.通过Langmuir模型计算得出,在pH4.0,温度15,25和35℃时电气石对Cd2+离子的饱和吸附量分别为31.77,33.11和40.16mg/g,因此,电气石对酸性溶液中Cd2+有较好的吸附效果.电气石对Cd2+的吸附符合准二级动力学模型,热力学参数表明该吸附过程是吸热自发过程.通过对溶液中Cd2+离子吸附过程pH的变化趋势、电气石吸附前后Zeta电位的变化、不同温度下溶液中Ca2+,Mg2+和K+总释放量与Cd2+离子吸附量的相关性,以及FTIR红外光谱分析,证实电气石对Cd2+离子的吸附机理涉及物理吸附和化学吸附过程,主要包括水体自发极化、静电吸附和离子交换.在这些机理中,电气石对水体自发极化是电气石特有的性质.     

MOFs基多孔碳材料在气体吸附与分离中的应用

气体的吸附与分离对于减缓温室效应、普及清洁能源以及治理挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)而言都显得尤为重要.以金属有机骨架材料(metal organic frameworks, MOFs)为前驱体制备多孔碳材料不仅克服了某些MOFs材料水稳定性和热稳定性差的缺点,还有效地保留了MOFs材料比表面积高、孔径可调等优点,在气体吸附与分离领域具有良好的应用前景.本文介绍了MOFs基多孔碳材料的研究现状,重点探究了MOFs基多孔碳材料在气体(二氧化碳、氢气和挥发性有机物)吸附与分离领域的应用情况,并展望了MOFs基多孔碳材料在气体吸附与分离领域的发展方向,为将其更好地应用于气体吸附与分离领域提供了有价值的理论参考.     

Li/Li(100)体系的吸附与表面扩散的对势研究

原子、分子同固体表面的相互作用是多相催化,气体腐蚀,分离以及晶体生长等领域研究中的一个重要课题,从分子水平上进行理论研究,不仅有助于认识吸附质和表面相互作用机理,而且可以获得吸附、表面扩散等动力学信息。尤其是台阶缺陷表面对吸附、扩散扰动的研究,使我们对气固吸附本质有进一步的认识。     

磷溶液浓度与针铁矿表面吸附磷的化学状态

磷是植物生长的三要素之一,铁、铝氧化物对磷的固定是可变电荷土壤中磷有效性低的主要原因.对有关机理的研究限于从平衡吸附、追加吸附和解吸等常规的化学分析,结合氧化铁表面羟基类型和测定电荷量进行,认为磷酸盐的浓度影响着铁、铝氧化物对磷吸附的牢固程度及其结合方式,高浓度时,氧化铁与磷形成单核(基)配合物,易于解吸;低浓度时,则形成双核(基)配合物,难以解吸.但就不同浓度磷酸根在铁、铝氧化物表面化学状态的直接     

狭缝中Ising格子的临界吸附性质

将Ising格子上的Freed理论和Flory-Huggins理论应用于狭缝中的吸附现象研究. 发现此类高分子理论能预测狭缝临界吸附性质. 通过计算机模拟对Freed理论和Flory-Huggins理论进行检验. 发现对狭缝流体, Freed理论与计算机模拟数据吻合较好. 而Flory-Huggins理论由于对混合熵的处理过于简单, 存在较大的系统误差. 在临界吸附现象预测时, Flory-Huggins理论过分估计了狭缝体系的多级吸附性 质, 预测结果发现二维和三维相变同时共存. 但Freed理论预测结果表明狭缝吸附体系只存在三维相变. 由于相变的发生, 狭缝吸附存在多级吸附的性质, 表面扩张压曲线存在双节点.     

金属有机骨架材料在锕系阳离子吸附应用中的构效关系

近年来,随着核能在我国的崛起和发展,开发简单、高效、应用性强的吸附材料用于锕系阳离子的吸附分离变得愈加迫切.金属有机框架材料(metal-organic frameworks, MOFs)由于其合成简单、结构可控、功能易调、孔隙率高、比表面积大等特点被认为在锕系阳离子吸附分离领域具有广阔的应用前景.本文从材料设计角度出发,综述了MOFs用于锕系阳离子吸附分离的最新研究进展,着重讨论了表面修饰、缺陷、功能复合、金属节点等对MOFs吸附性能的影响,以厘清MOFs材料在锕系阳离子吸附应用中的构效关系.最后,提出了目前MOFs用于锕系阳离子吸附分离存在的问题,并对未来的相关研究方向进行了展望.     

金属-有机骨架材料用于放射性核素吸附

随着人类越来越多地使用放射性核素,放射性核素废料会对环境造成一定的威胁,并最终对人群健康造成危害.金属-有机骨架(metal-organic frameworks,MOFs)材料作为一种新型材料由于具有比表面积大、孔隙度高及结构多样性等特点而广泛应用于气体吸附存储、催化、光学元件、传感、色谱分离和生物医学等领域.目前,将MOFs材料用于放射性核素的吸附开始引起放射化学与环境科学家的广泛兴趣.本文综述了MOFs材料用于部分放射性核素吸附的研究进展,包括MOFs合成方法、特性以及用于碘、氙、铀及钯等放射性核素的吸附分离,并对MOFs材料用于吸附放射性核素的前景进行了展望.     

溶液中络合平衡的统计解释

关于络合物在溶液中的平衡,近两年来,徐光宪等提出了一种吸附理论,把络合平衡与Freundlich和Langmuir的吸附等温式联系起来。最近,他们又以Gibbs-Duhem方程式为基础,全面     

非平衡定态下吸附过程的热力学分析

从非平衡热力学理论出发,指出了有温差存在的非平衡吸附定态存在的可能性和所处的状态,分析得到了非平衡定态下体相和吸附相间的化学势差,并求出了相应的吸附熵和等量吸附热.计算了定态下吸附熵和等量吸附热相对平衡态的改变量,并与用平衡热力学计算得到的结果进行了比较.结果表明用非平衡热力学计算得到的吸附熵和等量吸附热的改变量不仅与温差还与吸附状态有关,而平衡热力学的结果只是温差的函数,与吸附状态无关.主要原因是把吸附和气体温度变化看作一个整体,考虑了两者间的影响,而平衡热力学方法则把定态吸附过程看作两个不相干的过程,未考虑两者间的影响.     

硅烯表面的氢吸附

硅烯是类似于石墨烯的单原子层硅薄膜.作为硅的一种新型同素异形体,其拥有奇特的狄拉克电子态,可带来新奇的物理性质,近年来引起人们的广泛关注.由于硅烯中硅原子的化学键未饱和,可以用来吸附外来原子,从而实现对硅烯的化学修饰以及电子态的调控.本文主要介绍了不同原子在硅烯上吸附的一些理论进展,以及最近在实验上对Ag(111)上的单层硅烯进行氢化的重要研究结果.     

吸附法碳捕集技术的规模化应用和挑战

实现2030年碳达峰和2060年碳中和是能源领域的当前决策和长远愿景,为此必须更加紧密结合全球能源发展趋势及国家能源策略,在碳捕集与封存领域投入研发力量.近几十年来,吸附法作为一种极具应用潜力的碳捕集技术得到了快速发展.例如,对高性能吸附剂的开发进行了大量探索;适用于碳捕集的吸附循环过程得到了显著的发展;先进的吸附剂结构和装置不断被提出;将吸附过程与其他分离和/或反应过程进行耦合的复合吸附技术得到了广泛关注;吸附法碳捕集技术的应用领域也得到了拓展.为此,本文介绍了各种吸附法碳捕集循环过程,归纳总结了目前超出实验室级别装置(技术成熟度TRL5～7)的技术特点、分离性能、运行能耗和成本,应用场合包括了燃烧后碳捕集、燃烧前碳捕集和直接空气碳捕集.对吸附法碳捕集技术作了评述,指出了其在未来发展中面临的机遇和挑战.     

页岩气超临界吸附机理及模型

页岩气吸附机理和模型的研究对于页岩气地质储量计算和开发方案编制等具有重要意义.结合低温氮气吸附实验和高压甲烷等温吸附实验,对龙马溪组页岩的微观孔隙结构和超临界吸附特征进行了分析.结果表明,孔隙体积和比表面积主要受中孔(2~200 nm)控制;在压力较大时(10 MPa),页岩过剩吸附量随着压力增大而降低.4种常用吸附模型的对比分析表明:对于微孔充填方式,D-A模型的拟合效果要优于D-R模型;对于单层吸附方式,L-F模型的拟合效果要优于Langmuir模型.结合孔隙体积分析结果,通过两种假设,证明了甲烷不是以单一的微孔充填或者单分子层吸附方式在页岩中进行吸附的,推测其吸附机理为微孔充填和单分子层吸附并存.并基于该吸附机理,建立了页岩气超临界吸附新模型——DA-LF模型.新模型比4种常用模型具有更好的拟合效果,并可以分别计算出微孔和中孔的吸附量.计算表明微孔充填吸附量比单层吸附量大,占总吸附量的76%左右.这表明页岩气超临界吸附机理可以进一步深化为:微孔充填为主、单分子层吸附并存.     

氧化铝对长链正构烷烃的吸附性能

在将氧化铝用于重质油的族组分的制备分离研究中 ,发现氧化铝对长链正构烷烃有较强的吸附性能 .氧化铝的这一性能可能是由于 :正构烷烃可紧密地在氧化铝表面上展开 ,而一个正构烷烃分子可被氧化铝表面上的多个活性点吸附 .正构烷烃的链越长 ,氧化铝对其吸附的活性点越多 ,这样使得链越长的正构烷烃的氧化铝上有越强的吸附力     

磁性碳纳米管吸附/微波再生处理水中五氯苯酚

利用热分解法制备了磁性碳纳米管,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)、比表面积分析仪(BET)进行了表征.研究表明,磁性碳纳米管纯度高且孔隙均匀,外径约为50 nm,比表面积为146.7 m2/g;同时加外磁场可以快速其分离.磁性碳纳米管应用于吸附/微波再生处理水中五氯苯酚,结果表明,磁性碳纳米管对五氯苯酚的吸附动力学符合Langergren模型,其平衡吸附量为30.5 mg/g;吸附等温线符合Freundlich模型.吸附饱和磁性碳纳米管经微波再生循环使用5次,再生率均高于100%,且磁性良好.     

吸附理論的若干問题

吸附現象在自然界中極为普遍,同时在生产中也日益得到更广泛的应用。任何一种多相过程都要经过表面反应阶段。如果相与相之間的界面扩展得很强烈,那么这个阶段也就具有特殊重要的意义。在气体和液体中所进行的吸附过程,被广泛地用来净化气体和液体,去除各种有害的杂質,提取有用的杂質,以及用于混合物的色層分离。在催化剂表面上發生吸附以及与催化剂表面發生化学作用,是多相催化作用的两个最重要的反应阶段。大量的高分散体被用做填料。这类分散体与介質之間的关系,可以通过使它們的表面     

溶液中络合物的平衡理论 Ⅳ.用Sips吸附等温线公式表示络合物平衡

在报告Ⅰ中,作者之一曾提出用类似Freundlich吸附等温线公式来表示络合物平衡,随后我们与白明璋又提出Langmuir式。但这两个式子各有其适用范围和局限性。我们对上百个各种类型的络合物体系进行分析后发现,有很多体系用类似于Sips吸附等温线公式来表示平均配位数和络合度对数logY,可与实验结果符合得更好。     

氧吸附金刚石(100)表面的电子结构

利用基于密度泛函理论的第一原理方法, 计算了桥接型和顶接型氧吸附金刚石(100)表面的平衡态几何结构和电子结构. 结果表明, 桥接型氧吸附金刚石(100)表面带隙中不存在表面态, 价带中的占据态主要由O 2p未成键轨道和C—O轨道、C—H轨道作用诱发, 而顶接型氧吸附金刚石(100)表面带隙中存在未占据态, 来源于C 2p和O 2p的未成键轨道, 价带中占据态则由O 2p未成键轨道和C=O p键诱发.     

气-固界面吸附相变及润湿条件

为了探讨气-固界面吸附特征,结合重量法和光谱反射技术测量了不同压比下的界面吸附量,基于?等温吸附方程探讨了气-固界面吸附相变发生机理以及界面润湿条件.结果表明,采用?等温方程计算得到的吸附曲线与实验测量值吻合很好.当压比接近某一特定值时,界面吸附量急剧增大,直至趋于一个常数值.庚烷气体分子以团簇的形式吸附在硅界面上,当压比大于某一值之后,大分子团簇聚集,界面吸附发生相变,固-液界面取代固-气界面,形成性能均一的液膜,润湿界面.通过理论计算发现气-固界面张力随界面吸附量的增加而减小,且计算得到的界面润湿压比和实验测量值吻合.