吸附分析教学内容
吸附分析专题培训
不论哪种措施，只有严格控制试验条件(温度、浓度、气体 纯度等等)仔细操作(样品旳制备处理，仪器经过校正并稳定运营 等等)，才干得到可靠旳数据。
在一起。
（3）介孔材料(涉及MCM-41、MCM-48 和SBA 系列 介孔材料)多呈现IV型吸附平衡等温线。在较低旳相对 压力下发生旳吸附主要是单分子层吸附，然后是多层
吸附，至到压力足以发生毛细管凝聚，吸附等温线上 体现为一种突跃，介孔旳孔径越大，毛细管凝聚发生 旳压力越高。之后则是外表面吸附。
积成果，则只需要在此区域内测量几种(3 至8 个足够)数据 点。
多发生在IV型吸附平衡等温线。低比压区与单层吸附 有关，单分子层吸附是可逆旳，正因为这个原因，不 存在迟滞现象。在许多测得旳介孔材料吸附等温线中
出现迟滞现象，但并不是全部IV 型吸附平衡等温线都 具有迟滞环(或称为迂回滞线)。在初步旳孔几何学分 析旳基础上提出了某些吸附－脱附作用旳机理，迟滞 环旳形状本身被简朴地解释成孔穴旳几何效应。
BET措施计算表面积As 旳措施：
As = (Vm/22414)Naσ 其中Vm 为单分子层体积(根据测得旳吸附体积，相对压力
等计算得出)，22414 为气体旳摩尔体积，Na 为阿弗加得罗 常数，σ为每个吸附质分子所覆盖旳面积，氮气分子一般
取为0.162 nm2。 一般BET 措施适于相对压力旳范围为，所以若只需要表面
常用旳气体(例如Ar、O2 和N2)不能进入6 元环，所以这些 吸附质不能用于测量超微孔材料(如:方钠石，方沸石)。
固体催化剂表面吸附行为的分析方法
rm/nm
相对压（P/P0）
20
0.9532
50
0.9810
100
0.9901
200
0.9952
1000
0.9990
5000
0.9998
孔的分类
按照孔的平均孔径分类： 微孔：<2 nm 中孔：2～50 nm 大孔：> 50 nm
吸附法，主要研究微孔及中孔 压汞法，主要研究大孔
滞后环与毛细凝聚的关系
N A
吸附层数n与吸附膜厚度t
n ≥ 1，t≥tm
t
n tm
V Vm
. tm
主要有三类
V(ml/g)
V-t曲线
II (微孔) I (非孔)
t(nm)
III (具有 孔道结构)
I型，非孔吸附剂。
II型，微孔型吸附剂，具有微小的毛细孔，毛细孔填 充满后（该现象称为毛细孔填充），阻碍多层吸附 的进一步发展，形成上凸下弯型的曲线。
实例
样品： SBET： C值：
氧化镱（Yb2O3） 10.9 m2/g 167.2
线性度： 0.99999
实例
样品： 柱状活性氧化铝
SBET： C值：
198.2 m2/g 87.7
线性度： 0.99997
二氧化硅小球 469.8 m2/g 80.4 0.99998
实例
样品： SBET： C值： 线性度：
体物质
吸附剂表面与吸附质之间存在相互作用力 是吸附行为发生的根本原因。
范德华（Van der Waals）力--------物理吸附 形成化学键---------------化学吸附
分子究竟为何能被固体表面所吸附呢？
d-101大孔树脂对根皮苷的吸附动力学教学实验设计
一、概述本文旨在探讨d-101大孔树脂对根皮苷的吸附动力学，并设计实验进行教学。
根皮苷是一种具有生物活性的天然产物，具有多种药理作用，对人体健康有益。
而d-101大孔树脂是一种常用的吸附树脂材料，能够有效吸附多种化合物。
通过该实验，可以深入了解d-101大孔树脂对根皮苷的吸附性能，为相关领域的教学和研究提供理论和实践支持。
二、实验目的1. 掌握d-101大孔树脂对根皮苷的吸附原理和动力学特性。
2. 设计并开展相关实验，探究吸附过程的影响因素。
3. 进一步提高学生探究、实验设计和数据分析的能力，培养科学研究意识。
三、实验流程1. 实验前准备：收集所需试剂和设备，对实验流程进行整体规划。
2. 样品制备：制备不同浓度的根皮苷溶液。
3. 实验设计：根据吸附动力学原理，设计不同条件下的吸附实验。
4. 实验操作：按照实验设计，进行吸附实验，并记录数据。
5. 数据分析：对实验结果进行统计和分析，探讨吸附动力学特性。
6. 实验总结：总结实验结果，讨论结果的意义和可能的应用价值。
四、实验设计1. 实验材料：d-101大孔树脂、根皮苷标准品、吸附管柱、色谱仪等。
2. 实验步骤：（1）制备不同浓度的根皮苷溶液，并标定浓度。
（2）按照一定比例将不同浓度的根皮苷溶液通过吸附管柱，收集吸附后的溶液。
（3）使用色谱仪对吸附前后的溶液进行检测，记录数据。
（4）根据吸附实验的结果，拟合出吸附动力学方程，并分析参数。
五、实验结果与分析1. 实验结果：根据吸附实验和数据分析，得到根皮苷在不同浓度下被d-101大孔树脂吸附的动力学特性。
2. 参数拟合：通过拟合吸附动力学方程，获得吸附速率常数、平衡吸附量等参数。
3. 实验分析：根据实验数据和动力学参数，分析吸附动力学特性，并探讨可能的影响因素。
六、实验总结本实验旨在探究d-101大孔树脂对根皮苷的吸附动力学，设计并进行吸附实验，从而加深对吸附原理和动力学特性的理解。
实验结果表明，在一定条件下，d-101大孔树脂对根皮苷存在一定的吸附能力，并且呈现出特定的动力学特性。
土壤吸附实验报告
一、实验目的1. 了解土壤吸附的基本原理和影响因素。
2. 掌握土壤吸附实验的基本操作方法。
3. 通过实验，分析土壤对有机污染物的吸附能力。
二、实验原理土壤吸附是指土壤颗粒表面通过物理和化学作用，对溶液中的有机污染物进行吸附的现象。
土壤吸附能力受土壤性质、污染物性质、溶液浓度、pH值、温度等因素的影响。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：土壤样品、有机污染物溶液、蒸馏水、NaOH溶液、盐酸溶液、pH试纸、温度计等。
2. 实验仪器：恒温振荡器、离心机、电子天平、比色计、pH计等。
四、实验步骤1. 准备土壤样品：将土壤样品风干、研磨、过筛，取一定量的土壤样品放入锥形瓶中。
2. 配制有机污染物溶液：根据实验要求，配制一定浓度的有机污染物溶液。
3. pH值调节：用盐酸溶液或NaOH溶液调节土壤样品和有机污染物溶液的pH值至实验所需值。
4. 吸附实验：将配制好的有机污染物溶液加入土壤样品中，放入恒温振荡器中振荡一定时间。
5. 离心分离：将吸附后的土壤样品和溶液进行离心分离，取上层清液。
6. 测定吸附效果：用比色计测定清液中有机污染物的浓度，计算土壤对有机污染物的吸附量。
7. 分析实验数据，绘制吸附等温线和吸附动力学曲线。
五、实验结果与分析1. 吸附等温线：通过实验，得到土壤对有机污染物的吸附等温线，分析土壤对有机污染物的吸附类型和吸附能力。
2. 吸附动力学曲线：通过实验，得到土壤对有机污染物的吸附动力学曲线，分析土壤吸附速率和吸附平衡时间。
3. 影响因素分析：分析实验过程中，pH值、温度、溶液浓度等因素对土壤吸附能力的影响。
六、实验结论1. 土壤对有机污染物具有一定的吸附能力，吸附类型为物理吸附和化学吸附。
2. 土壤吸附能力受pH值、温度、溶液浓度等因素的影响。
3. 通过调整实验条件，可以提高土壤对有机污染物的吸附效果。
七、实验讨论1. 本实验采用恒温振荡器进行吸附实验，是否会影响吸附效果？2. 在实验过程中，如何避免土壤样品的污染？3. 实验结果是否具有代表性，如何提高实验结果的准确性？八、实验总结本次实验通过土壤吸附实验，掌握了土壤吸附的基本原理和影响因素，了解了土壤吸附实验的基本操作方法。
气体吸附分析技术基础
N2, CO2, Ar物理吸附结果对比
尽管N2， Ar和CO2动力学直径类 似，分别为0.36，0.34和 0.33nm，但三种吸附质的吸附行 为完全不同。
BET surface area (m2/g) N2 CO2 Ar 1.009E+03 1.012E+03 9.433E+02 Langmuir surface area (m2/g) 1.029E+03 1.049E+03 9.647E+02
300
0.40 0.35
Amount Adsorbed (cc(STP)/g)
250
Cumul. Pore Volume (cc/g)
0.30 0.25 0.20 0.15
200
N2 Ar
CO2
N2
150
100
CO2
Ar
0.10 0.05 0.00
50
0 1E-7 1E-6 1E-5 1E-4 1E-3 0.01 0.1 1
物理吸附 吸附 化学吸附
范德华力 化学键力
气体吸附
气体吸附的应用
分离，提纯，净化，除湿…...催化
表面，孔道的表征
面 积
体 积
2. 仪器：分析方法的实现
仪器结构
真空泵
气体
分析过程
⑷ ⑶ ⑵
⑴
吸附脱附曲线的形成
回滞环的形成
吸附过程
脱附过程
原因：测试过程为吸附脱附的动态过程。
回滞环形状与孔型的关系
原子发射光谱
原子发射光谱的产生
通常情况下，原子处于基态，在激发光作用下，原子获得足够的能 量，外层电子由基态跃迁到较高的能级状态即激发态。处于激发态的原 子是不稳定的，其寿命小于10-8s，外层电子就从高能级向较低能级或 基态跃迁。多余能量以电磁辐射的形式发射出去，这样就得到了发射光 谱。 原子发射光谱法是光学分析法中产生与发展最早的一种。在近代各 种材料的定性、定量分析中，原子发射光谱法发挥了重要作用。特别是 新型光源的研制与电子技术的不断更新和应用，使原子发射光谱分析获 得了新的发展，成为仪器分析中最重要的方法之一。
化学物质物理吸附实验
化学物质物理吸附实验一、课程目标知识目标：1. 让学生理解物理吸附的基本概念，掌握物理吸附的原理及特点。
2. 学会使用实验仪器进行物理吸附实验，并能正确读取实验数据。
3. 了解物理吸附在生活和工业中的应用。
技能目标：1. 培养学生动手操作实验的能力，提高实验操作的准确性和熟练度。
2. 培养学生观察实验现象、分析实验数据的能力，提高实验报告撰写水平。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对化学实验的兴趣和热情，激发探究精神。
2. 培养学生尊重实验事实，严谨求实的科学态度。
3. 增强学生的团队合作意识，培养合作精神。
课程性质：本课程为实验课，旨在通过实验让学生深入理解物理吸附现象，提高实验操作和数据分析能力。
学生特点：初三学生，已具备一定的化学基础知识，好奇心强，动手能力逐步提高。
教学要求：结合学生特点，注重启发式教学，引导学生主动参与实验，关注实验现象，提高实验技能。
在教学过程中，关注学生的情感态度价值观培养，确保课程目标的实现。
通过课程学习，使学生达到预定的知识、技能和情感态度价值观目标。
二、教学内容1. 引入新课：通过复习已学的气体吸附知识，引入物理吸附的概念和特点。
2. 理论知识学习：- 物理吸附的定义、原理及与化学吸附的区别。
- 物理吸附的常见现象和实例。
- 物理吸附在工业和日常生活中的应用。
3. 实验操作：- 实验仪器的认识与使用方法。
- 进行物理吸附实验，观察并记录实验现象。
- 实验数据读取与分析方法。
4. 实践应用：- 探讨物理吸附在解决实际问题中的应用。
- 分析实验结果，撰写实验报告。
5. 课后总结：- 回顾本节课所学的物理吸附知识，巩固重点内容。
- 学生分享实验过程中的心得体会，提高认识。
教学内容依据课程目标，结合教材相关章节进行组织和安排。
本节课的教学内容涵盖了物理吸附的基本概念、实验操作、实践应用等方面，旨在帮助学生系统地掌握物理吸附相关知识，提高实验技能和数据分析能力。
在教学过程中，教师需关注学生对知识点的理解和掌握，确保教学内容科学、系统、有序进行。
初中化学吸附作用教案
教案：初中化学吸附作用教学目标：1. 了解吸附作用的定义和特点；2. 掌握吸附作用的原理和应用；3. 能够运用吸附作用解释生活中的现象。
教学重点：1. 吸附作用的定义和特点；2. 吸附作用的原理和应用。
教学难点：1. 吸附作用的原理；2. 吸附作用的应用。
教学准备：1. PPT课件；2. 吸附剂（如活性炭、沸石等）；3. 实验材料（如染料、异味物质等）。
教学过程：一、导入（5分钟）1. 引导学生思考：什么是吸附作用？2. 学生回答：吸附作用是物质表面吸附其他物质的现象。
3. 教师总结：吸附作用是物质表面吸附其他物质的现象，具有选择性和可逆性。
二、学习吸附作用的特点（10分钟）1. 引导学生思考：吸附作用有哪些特点？2. 学生回答：吸附作用具有选择性、可逆性、饱和性等。
3. 教师总结：吸附作用具有选择性，即只能吸附特定的物质；具有可逆性，即吸附和解吸是可逆过程；具有饱和性，即吸附剂表面吸附物质达到一定量后不再吸附。
三、学习吸附作用的原理（15分钟）1. 引导学生思考：吸附作用是如何发生的？2. 学生回答：吸附作用是通过吸附剂表面的活性位点与被吸附物质之间的相互作用力实现的。
3. 教师总结：吸附作用是通过吸附剂表面的活性位点与被吸附物质之间的相互作用力实现的，包括范德华力、氢键、离子键等。
四、学习吸附作用的应用（10分钟）1. 引导学生思考：吸附作用在生活和工业中有什么应用？2. 学生回答：吸附作用可以用于净化水、去除异味、催化反应等。
3. 教师总结：吸附作用在生活和工业中有着广泛的应用，如活性炭净水器、空气净化器、催化剂等。
五、实验演示（15分钟）1. 教师演示吸附实验，如活性炭吸附染料、沸石吸附异味等；2. 学生观察并记录实验现象；3. 教师引导学生思考：实验中发生了什么现象？如何解释？六、课堂小结（5分钟）1. 教师引导学生回顾本节课所学内容；2. 学生回答：吸附作用是物质表面吸附其他物质的现象，具有选择性、可逆性、饱和性等特点；吸附作用是通过吸附剂表面的活性位点与被吸附物质之间的相互作用力实现的，应用于净化水、去除异味、催化反应等；3. 教师总结：吸附作用是化学中的重要概念，与应用密切相关，需要加强理解和应用。
气体吸附分析技术
气体吸附分析技术(总8页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--目前，气体吸附分析技术作为多孔材料比表面和孔径分布分析的不可或缺的手段，得到了广泛应用。
物理吸附分析不仅应用于传统的催化领域，而且渗透到新能源材料、环境工程等诸多领域。
本专题分为基础篇，实验篇和应用篇，旨在以实用为目的，力求避免冗余和数学公式，按实验的思维顺序逐步理清物理吸附相关的疑难点。
当然，对于一些比较复杂的问题，我们将会专门出专题文章进行介绍。
1. 什么是表面和表面积？表面是固体与周围环境, 特别是液体和气体相互影响的部分;表面的大小即表面积。
表面积可以通过颗粒分割（减小粒度）和生成孔隙而增加，也可以通过烧结、熔融和生长而减小。
2. 什么是比表面积？为什么表面积如此重要比表面积英文为specific surface area，指的是单位质量物质所具有的总面积。
分外表面积、内表面积两类。
国际标准单位为㎡/g。
表面积是固体与周围环境，特别是液体和气体相互作用的手段和途径。
一般有下列三种作用：1) 固体-固体之间的作用：表现为自动粘结，流动性(流沙)，压塑性等。
2) 固体-液体之间的作用：表现为浸润，非浸润，吸附能力等。
3) 固体-气体之间的作用：表现为吸附，催化能力等。
3. 什么是孔？根据ISO15901 中的定义，不同的孔（微孔、介孔和大孔）可视作固体内的孔、通道或空腔，或者是形成床层、压制体以及团聚体的固体颗粒间的空间（如裂缝或空隙）4. 什么是开孔和闭孔？多孔固体中与外界连通的空腔和孔道称为开孔（open pore），包括交联孔、通孔和盲孔。
这些孔道的表面积可以通过气体吸附法进行分析。
除了可测定孔外，固体中可能还有一些孔，这些孔与外表面不相通，且流体不能渗入，因此不在气体吸附法或压汞法的测定范围内。
不与外界连通的孔称为闭孔(close pore)。
开孔与闭孔大多为在多孔固体材料制备过程中形成的，有时也可在后处理过程中形成，如高温烧结可使开孔变为闭孔。
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H3 和H4: 多归因于狭缝状孔道，形状和尺寸均匀的孔
呈现H4 迟滞环，而非均匀的孔呈现H3 迟滞环。
以上的几何解释有时可能过于简单化，因为孔道的网 络作用有时会产生同样的结果。
在较低相对压力下发生的迟滞现象的迟滞环底部(吸附 -脱附曲线相交处)的位置与吸附剂及其孔分布无关， 而于吸附质的性质有关。对于氮气，在77K，约为比 压(相对压力)0.42。对于Ar，在87K 和77K 分别为0.34 和0.26。
附质在一定条件下的吸附才会出现。例如，C2HCl3、C2Cl4 和C6D6 在silicalite-1 吸附，分别表现出0、1 和2 个台阶，C2HCl3 吸附像一般 的吸附一样,在孔穴内没有选择性地吸附；C2Cl4 吸附分两步,首先吸附 在孔道的交叉处，然后是孔道的其它部分；C6D6 吸附分三步,首先是
三.测量吸附平衡等温线的主要实 验方法
1.重量法 试验样品被放到微量天秤上，首先样品需要通过真空 或高温处理，进行脱气(空气、水等)，然后将样品暴 露在吸附质的气氛中， 在恒定的温度下改变吸附质的 压力(从小到大，然后从大变回到小。或是根据需要按 一定程序变化)，并跟踪样品的重量变化，从而得到吸 附-脱附平衡等温线。
（1）微孔材料(包括多数沸石和类沸石分子筛)的吸附平衡等温线为 I 型，由于吸附质与孔壁之间的强相互作用，吸 附开始在很低的相对压力下。但由于吸附的分 子之间的相互作用，完全填满孔穴则需稍高一 点的相对压力。在较低的相对压力下(<0.3，氮 气吸附)微孔填充不会观察到毛细管凝聚现象， 很难与单分子层附过程区分开来。一旦填满 后，外表面继续吸附， 在高比压区的吸附行为与介孔和大孔固体相同。
H2: 吸附等温线的吸附分支由于发生毛细凝聚现象而 逐渐上升，而脱附分支在较低的相对压力下突然下降， 几乎直立，吸附质突然脱附，从而空出孔穴，传统地 归因于瓶状孔(口小腔大)，(根据Kelvin 定律，小孔中 的气体在较低的压力下发生凝聚，而大孔需要较高的 压力)，吸附时凝聚在孔口的液体为孔体的吸附和凝聚 提供蒸汽，而脱附时，孔口的液体挡住孔体蒸发出的 气体，必须等到压力小到一定程度，孔口的液体蒸发 气化开始脱附，“门”被打开，孔体内的气体“夺门 而出”。
但现有的理论与模型还不足以准确地解释实验数据， 多数模型和公式都只适于一定的范围(孔径、形状等) 和一定的条件（吸附质、温度和压力等）。因此，处
理数据时要特别仔细，应用合适的模型和计算公式， 不要过分解释数据或得出错误结论。
许多有关孔的性质都是通过物理吸附来测定的。吸附 是物质在两相界面上浓集的现象。吸附剂(adsorbent) 是具有吸附能力的固体物质(如分子筛)，吸附质 (adsorbate) 是被吸附剂所吸附的物质(如氮气)。通常 采用氮气、氩气或氧气为吸附质进行多孔物的比表面、
吸附分析
——多孔材料的吸附
多孔材料的最大特点在于它具有“孔”，“孔”分析 (沸石的吸附能力测量)则提供了最简单并且最直接的 表征方法。通常使用宏观参数来描述多孔固体，如: 固 体材料的表面积、外表面积、微孔孔容（孔体积）、
微孔分布、介孔孔容、介孔分布、吸附脱附等温线
（形状）、吸附特性、孔几何学、以及孔道的连通性。
孔道交叉处，然后是孔道的其它部分生成双聚体，最后是单分子链连 在一起。
（3）介孔材料(包括MCM-41、MCM-48 和SBA 系列 介孔材料)多呈现IV型吸附平衡等温线。在较低的相对 压力下发生的吸附主要是单分子层吸附，然后是多层
吸附，至到压力足以发生毛细管凝聚，吸附等温线上
表现为一个突跃，介孔的孔径越大，毛细管凝聚发生 的压力越高。之后则是外表面吸附。
（4）大孔材料的吸附平衡等温线为II 型。低比压区的 吸附与介孔材料相同，单层吸附与多层吸附之间没有 明显的界限。与IV 型吸附平衡等温线的最大差别是没 有毛细管凝聚现象发生，在中等压力（比压附-脱附不完全可逆，则吸附-脱附等温线是不重 合的，这一现象称为迟滞效应，即结果与过程有关， 多发生在IV型吸附平衡等温线。低比压区与单层吸附 有关，单分子层吸附是可逆的，正由于这个原因，不 存在迟滞现象。在许多测得的介孔材料吸附等温线中 出现迟滞现象，但并不是所有IV 型吸附平衡等温线都 含有迟滞环(或称为迂回滞线)。在初步的孔几何学分 析的基础上提出了一些吸附－脱附作用的机理，迟滞 环的形状本身被简单地解释成孔穴的几何效应。 IUPAC 按形状将迟滞环可分为四类(H1、H2、H3 和 H4)：
（2）一定条件下，超微孔固体(包括沸石和类沸石分子筛)的吸附平衡 等温线为VI 型，如果孔在能量上是均一的，那么吸附应该发生在很窄
的一段围内。如果孔表面具有几组能量不等的吸附活性点，吸附过程
将是分步的，吸附等温线呈现台阶，每一台阶代表一组能量相同的吸 附点。此类等温线只有在那些结构和组成十分严格的晶体上对某些吸
H1: 迟滞环很陡(几 乎直立)并且(直立部分) 几乎平行。多由均匀大
小且形状规则的孔造
成。常见的孔结构有: 独立的圆筒形细长孔道
且孔径大小均一分布较
窄; 大小均一的球形粒图子堆积而成的孔穴。对于圆筒形细 长孔道，吸附时吸附质一层一层地吸附在孔的表面（孔径 变小），而脱附时为弯月面，如图所示。因此，吸附和脱 附过程是不一样的。毛细凝聚和脱附可以发生在不同的压 力，出现迟滞现象。
孔体积、孔径的大小和分布的测定。也可得到完整的
吸附脱附曲线并计算出介孔部分和微孔部分的体积和 表面积等。
一.吸附平衡等温线
吸附平衡等温线就是压力为横坐标，恒温条件下吸附 质在吸附剂上的吸附量为纵坐标的曲线，通常用比压 （相对压力）P/Po 表示压力，P 为气体的真实压力， Po 为气体在测量温度下的饱和蒸汽压。吸附平衡等温 线可分为吸附和脱附两部分。吸附平衡等温线的形状 与材料的孔组织结构有关，根据IUPAC 的分类，有六 种不同的类型，但是只有其中四种类型(I、II、IV、VI) 适于多孔材料。等温线的分类如下：