Bài giảng Hóa lý 2 (Phần 3): Chương 2 - Hấp phụ

Bài giảng "Hóa lý 2 (Phần 3): Chương 2 - Hấp phụ" được biên soạn với các nội dung chính sau: Đại cương về hấp phụ; Hấp phụ trên bề mặt lỏng khí; Hấp phụ trên bề mặt rắn - khí; Hấp phụ trên bề mặt rắn - lỏng; Một số chất hấp phụ rắn. Mời các bạn cũng tham khảo bài giảng tại đây!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hóa lý 2 (Phần 3): Chương 2 - Hấp phụ CH3061 HÓA LÝ IIPhần 3-Hấp phụ Hóa keo 1Chương II: HẤP PHỤI. Đại cương về hấp phụ - Một số khái niệm về hấp phụ, chất hấp phụ - Hấp phụ vật lý – hấp phụ hóa họcII. Hấp phụ trên bề mặt lỏng- khí. PT Hấp phụ GibbsIII. Hấp phụ trên bề mặt rắn-khí 1. PT hấp phụ Langmuir 2. PT Hấp phụ BET 3. Ngưng tụ mao quảnIII. Hấp phụ trên bề mặt rắn-lỏng 1. Hấp phụ phân tử trong dung dịch 2. Hấp phụ đặc biệt ion trong dung dịch 3. Hấp phụ trao đổi ionIV. Giới thiệu một số chất hấp phụ rắn. 2 I. Một số khái niệmHấp phụ R-K 3 I. Đại cương về hấp phụ1. Hấp phụ (adsorption): qt tập trung chất lên lớp bề mặt phân chia pha làm cho nồng độ chất ở đó lớn hơn trong thể tích mỗi pha. Khử hấp phụ (de-adsorption): ngược lại với qt hấp phụ.Chất hấp phụ (adsorbent): chất có bm thực hiện sự hấp phụn Chất bị hấp phụ (adsorbate): chất bị hút lên bm chất hấp phụ; thường là chất lỏng, khí hay các chất tan trong dung dịch2. Độ hấp phụ (a): Đặc trưng cho khả năng hấp phụ của một chấtđơn vị: mol/m2 hoặc g/m2 (mol/g, g/g, m3/g, …) 4 Bề mặt riêng n Bề mặt riêng (so): Diện tích BM ứng với 1 đơn vị khối lượng chất hấp phụ (chất rắn) m2/gCùng một thể tích, kích thước vật càng nhỏ à diện tích bề mặt càng tăng 5 Bề mặt riêng SEM image of NaX at 5,000X magnification Zeolite 500÷ 800m2/g MOFs: ~ 10.000m2/gThan hoạt tính: ~ 1000m2/g Vật liệu có nhiều mao quản (xốp) à bề mặt riêng lớn 6I. Một số khái niệm3. Nhiệt hấp phụ:Quá trình hấp phụ làm giảm entropy: DS < 0Quá trình tự xảy ra: DG < 0 à DG= DH - TDS < 0à DH < 0 để quá trình hấp phụ có thể tự xảy ra.Một số ngoại lệ: VD sự hấp phụ H2 trên bề mặt thủy tinh : H2 (k) à 2H (glass)TDS (> 0) đủ lớn để bù lại giá trị nhiệt hấp phụ dương (quá trình thu nhiệt)4. Hấp phụ vât lý – Hấp phụ hóa học 7 4.Hấp phụ vật lý – Hấp phụ hóa học Hấp phụ vật lý Hấp phụ hóa họcn Lực hấp phụ Lực Van der Waals (liên Lực liên kết hóa học (liên kết yếu kết bền)Nhiệt hấp phụn < 100 kJ/mol > 100 kJ/molnNăng lượng Rất nhỏ hoặc ~ 0 60 -100 kJ/molhoạt hóan Khoảng cách Trong phạm vi kích thước Trong phạm vi kích thướctương tác lớn (4 - 6Ao) phân tử (< 3Ao)Tính chọn lọcn Không chọn lọc Có tính chọn lọc caoSố lớp hấp phụn >1 1nSự phụ thuộc Nhiệt độ tăng, sự hấp phụ Phụ thuộc vào năng lượngvào nhiệt độ giảm. hoạt hóa (tốc độ) Hấp phụ thuận nghịch Hấp phụ bất thuận nghịch 8Ví dụ - Nhiệt hấp phụ, DHo (kJ.mol-1) Hấp phụ vật lý Hấp phụ hóa học Giá trị lớn Chất hấp phụ (substrate) Chất bị Chất bị nhất của nhiệt hấp hấp phụ hấp phụ phụ vật lý Cr Fe Ni CH4 -21 C2H4 - 427 -285 -243 H2 -84 CO -192 H2O -59 H2 -188 -134 N2 -21 NH3 -188 -155 (bảng 28.1 và 28.2 , trang 857, sách Hóa lý- tái bản lần thứ 6 (1998), tác giả P.W. Atkins) 9II. HẤP PHỤ TRÊN BỀ MẶT R-K1. Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuira. Các giả thiết:• Trên bề mặt chất hấp phụ tồn tại các trung tâm hấp phụ• Bề mặt hấp phụ là đồng nhất, năng lượng hấp phụ trên mọi tâm là như nhau• Các tâm đã bị hấp phụ không gây ảnh hưởng đến sự hấp phụ của những tâm bên cạnh• Hấp phụ đơn lớp 10 1. Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuirb.Thiết lập phương trình: ...