氮气吸附-2全解

气体吸附(氮气吸附法)比表面积测定

气体吸附(氮气吸附法)比表面积测定 比表面积分析测试方法有多种，其中气体吸附法因其测试原理的科学性，测试过程的可靠性，测试结果的一致性，在国内外各行各业中被广泛采用，并逐渐取代了其它比表面积测试方法，成为公认的最权威测试方法。许多国际标准组织都已将气体吸附法列为比表面积测试标准，如美国ASTM的D3037，国际ISO 标准组织的ISO-9277。我国比表面积测试有许多行业标准，其中最具代表性的是国标GB/T19587-2004 《气体吸附BET法测定固体物质比表面积》。 气体吸附法测定比表面积原理，是依据气体在固体表面的吸附特性，在一定 的压力下，被测样品颗粒（吸附剂）表面在超低温下对气体分子（吸附质） 具有可逆物理吸附作用，并对应一定压力存在确定的平衡吸附量。通过测定 出该平衡吸附量，利用理论模型来等效求出被测样品的比表面积。由于实际 颗粒外表面的不规则性，严格来讲，该方法测定的是吸附质分子所能到达的 颗粒外表面和内部通孔总表面积之和，如图所示意位置。 氮气因其易获得性和良好的可逆吸附特性，成为最常用的吸附质。通过这种方法测定的比表面积我们称之为“等效”比表面积，所谓“等效”的概念是指：样品的比表面积是通过其表面密排包覆（吸附）的氮气分子数量和分子最大横截面积来表征。实际测定出氮气分子在样品表面平衡饱和吸附量（V），通过不同理论模型计算出单层饱和吸附量（Vm），进而得出分子个数，采用表面密排六方模型计算出氮气分子等效最大横截面积(Am)，即可求出被测样品的比表面积。计算公式如下： sg: 被测样品比表面积(m2/g) Vm: 标准状态下氮气分子单层饱和吸附量（ml） Am: 氮分子等效最大横截面积（密排六方理论值Am = 0.162 nm2） W:被测样品质量（g） N:阿佛加德罗常数（6.02x1023） 代入上述数据，得到氮吸附法计算比表面积的基本公式： 由上式可看出，准确测定样品表面单层饱和吸附量Vm是比表面积测 定的关键。 测试方法分类 比表面积测试方法有两种分类标准。一是根据测定样品吸附气 体量多少方法的不同，可分为：连续流动法、容量法及重量法，重 量法现在基本上很少采用；再者是根据计算比表面积理论方法不同可分为：直接对比法比表面积分析测定、Langmuir法比表面积分析测定和BET法比表面积分析测定等。同时这两种分类标准又有着一定的联系，直

气体吸附分离技术与大气污染防治

【tips】本文由李雪梅老师精心收编，值得借鉴。此处文字可以修改。 气体吸附分离技术与大气污染防治 空气净化技术:1 前言 随着人类工业化程度的不断提高，人类向自己赖以生成的环境中排放的有害物质在不断地增多，保卫地球、保护我们生成的环境不再仅仅是一句危言耸听的口号，而是关系到我们子孙后代能否生存的刻不容缓的大事。人类需要发展但更需要保护环境，如何保护好我们的环境是我们广大科技工作者共同关心的问题。目前，工业生产给环境带来的主要污染物为工业、工业、废渣(即工业三废)，其中工厂每天向大气中排放大量的各种各样的工业对人类的威胁极大,尽可能将污染物排放量降低到最低限度是非常必要的。 对生态环境影响较大和人类威胁较大且绝对排放量较大的主要包括：（1）含NOx、SO2、P、As、PH3、CO、HF、C2HCl3、C2H3Cl3等污染物的有毒气体； （2）其它气体，开展关于减少这类有害废气的研究是非常有必要的，本文结合著者在这一领域已经开展的研究，讨论了用现代吸附分离技术净化这类气体的意义及工业开发的可行性。 2 吸附分离技术治理废气技术基础及过程 （1）气体吸附分离技术基础 气体吸附分离技术是近年发展较快的一项新技术, 按照方式的差异常分为变压吸附法和变温吸附法两类：（1）变压吸附(英文名称Pressure Swing Adsorption,简称为PSA)法提纯或分离单元是根据恒定温度下混合气体中不同组份在吸附剂上吸附容量或吸附速率的差异以及不同压力下组分在吸附剂上的吸附容量的差异而实现的，由于采用了压力涨落的循环操作，强吸附组份在低分压下脱附，吸附剂得以；吸附剂的使用寿命一般为十年以

气体吸附分析技术知识讲解

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。 5. 什么是孔隙度？ 孔隙度是指深度大于宽度的表面特征，一般用孔径及其分布和总孔体积表征。 6. 什么是多孔材料？ 多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料，孔洞的边界或表面由支柱或平板构成。多孔材料可表现为细或粗的粉体、压制体、挤出体、片体或块体等形式。其表征通常包括孔径分布和总孔体积或孔隙度的测定。在某些场合，也需要考察其孔隙形状和流通性，并测定内表面和外表面面积。

气体吸附法测定孔径分析进展(Chinese)

气体吸附法进行孔径分析进展 ——密度函数理论（DFT）及蒙特卡洛法（MC）的应用 杨正红， Dr Mattias Thommes 美国康塔仪器公司 Quantachrome Instruments 中国代表处，北京复兴门外大街6号光大大厦1701B室（100045） 1.前言 气体吸附法是获得多孔材料全面表征的极好方法，它可以反映比表面、孔分布和孔隙度等方面的信息，但是，这需要对吸附过程有一个详细的了解，包括在多孔材料上流体的吸附和相变化及其对吸附等温线的影响，这是表面分析和孔分析的基础。孔宽，孔形及有效的吸附能是测定孔填充过程的因子。如果是所谓微孔（按照IUPAC分类， 孔宽<2 nm）孔填充是一个连续的过程；而如果是介孔（中孔，孔宽在2nm-50nm之间），孔填充则是气体在孔内的凝聚过程，它表现为一级气-液相转移。 所谓经典的宏观的热力学概念是基于一定的孔填充机理的假设。以Kelvin方程为基础的方法（如BJH法）是与孔内毛细管凝聚现象相关的，所以它们可应用于介孔分布分析，但不适用于微孔填充的描述，甚至对于较窄的介孔也不正确。其它的经典理论，即如杜平宁-兰德科维奇（DR）法，和半径验处理的方法（如HK和SF法）仅致力于描述微孔填充而不能应用于中孔分析，这样，一个材料若既含有微孔又含有介孔，我们就至少必须要二个不同的方法从吸附/脱附等温线上获得孔径分布图。另外宏观的热力学方法的准确性是有限的，因为它假设孔中的流体是具有相似热物理性质的自由流体。最近的理论和实验工作表明，受限流体的热力学性质与自由流体有相当大的差异，如产生临界点，冰点和三相点的位移等（1-3）。 相对于这些宏观研究方法，密度函数理论（DFT）和分子模拟方法（MC，蒙特卡洛模拟方法）是分子动力学方法。它们不仅提供了吸附的微观模型而且更现实地反映了孔中流体的热力学性质。基于统计机理的那些理论反映了分子行为的宏观性质。因此，为了做到对吸附现象更客观的描述和对孔径分析更加全面、准确，必须在分子水平和宏观探究之间建立起一座桥梁，而非均一性流体的DFT和MC模拟方法正是做到了这一点（4-8）。这些方法考虑并计算了吸附在表面的流体和在孔里的流体的平衡密度分布，从这里可以推导出模型体系的吸附/脱附等温线、吸附热、中子散射方式和转移特性。密度分布是通过MC模拟和DFT理论，计算了分子间流体-流体间和流体-固体间相互作用获得的。流体-流体相互作用的参数是通过再生他们的宏观整体性质测定的（如低温下氮和氩的性质）。固体-流体间相互作用的参数则是通过计算拟合在平坦表面上标准氮和氩的吸附等温线获得的。 对吸附现象研究最出色的计算机模拟是巨正则蒙特卡洛模拟方法 （GCMC，Grand Canonical Monte Carlo method）。该技术在固定温度T，体积V和化学势μ的条件下模拟一个开放体系，即模拟了被吸附流体（或混合物）与一个自由的（不受约束的）流体库平衡时的状态，模拟结果与在狭窄体系实验研究中所看到的状态吻合。一个随机数发生器被用于以随机方式移动或转动分子，这种方式会导致特别的构造，这样的移动和导致的构造是否合理并保留结果，其判断标准是热力学（如，基于温度或化学势）。在产生了一个长序列的这样的移动后（所谓马可夫链（Markov chain），典型地有几百万个），它们可通过统计方程被平均，进而解得平衡密度分布图及吸附等温线。 DFT法则对孔中所有位置都计算平衡密度分布图，它是通过最小化自由能函数获得的。与流动相（也就是进行吸附实验的状态）平衡的孔体系有巨大的势能或自由能，该自由能构成了流体-流体之间和流体-孔壁之间相互作用的吸引或排斥的条件。该方法的难点在于建立流体-流体相互作用的正确描述。正因为如此，在过去的十年内，人们采用不同的DFT研究方法。即所谓定域DFT(LDFT)和非定域

气体吸附分析技术

气体吸附分析技术-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

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。 5. 什么是孔隙度？ 孔隙度是指深度大于宽度的表面特征，一般用孔径及其分布和总孔体积表征。

完全吃透氮气物理吸附表征数据

完全吃透氮气物理吸附表征数据——孔类型分析是重点 【前言】 目的：是让大家对氮气等温吸脱附有一个基本的理解和概念，不会讲太多源头理论，内容不多，力求简明实用。本人有幸接触吸脱附知识的理论和实践，做个总结一是长久以来的心愿，二则更希望能和大家共同学习、探讨和提高。由于内容是自己的总结和认识，很可能会有部分错误，希望大家能给予建议、批评和指导，好对内容做进一步的完善。 ★★注意★★ 我们拿到的数据，只有吸脱附曲线是真实的，比表面积、孔径分布、孔容之类的都是带有主观人为色彩的数据。经常听到有同学说去做个BET，其实做的不是BET，是氮气等温吸脱附曲线，BET（Brunauer-Emmet-Teller）只是对N2-Sorption isotherm中p/p0=0.05~0.35之间的一小段用传说中的BET公式处理了一下，得到单层吸附量数据Vm，然后据此算出比表面积，如此而已。 ◆六类吸附等温线类型 几乎每本类似参考书都会提到，前五种是BDDT（Brunauer-Deming-Deming-Teller）分类，先由此四人将大量等温线归为五类，阶梯状的第六类为Sing增加。每一种类型都会有一套说法，其实可以这么理解，以相对压力为X轴，氮气吸附量为Y轴，再将X轴相对压力粗略地分为低压（0.0-0.1）、中压（0.3-0.8）、高压（0.90-1.0）三段。那么吸附曲线在： 低压端偏Y轴则说明材料与氮有较强作用力（?型，??型，Ⅳ型），较多微孔存在时由于微孔内强吸附势，吸附曲线起始时呈?型；低压端偏X轴说明与材料作用力弱（???型，Ⅴ型）。中压端多为氮气在材料孔道内的冷凝积聚，介孔分析就来源于这段数据，包括样品粒子堆积产生的孔，有序或梯度的介孔范围内孔道。BJH方法就是基于这一段得出的孔径数据； 高压段可粗略地看出粒子堆积程度，如?型中如最后上扬，则粒子未必均匀。平常得到的总孔容通常是取相对压力为0.99左右时氮气吸附量的冷凝值。 ◆几个常数 ※液氮温度77 K时液氮六方密堆积氮分子横截面积0.162平方纳米，形成单分子层铺展时认为单分子层厚度为0.354 nm ※标况（STP）下1 mL氮气凝聚后（假定凝聚密度不变）体积为0.001547 mL 例：如下面吸脱附图中吸附曲线p/p0最大时氮气吸附量约为400 mL，则可知总孔容＝400*0.001547＝400/654＝约0.61 mL ※STP每mL氮气分子铺成单分子层占用面积4.354平方米 例：BET方法得到的比表面积则是S/(平方米每克)＝4.354*Vm，其中Vm由BET方法处理

氮气等温吸脱附

【资源】关于氮气等温吸脱附计算比表面积、孔径分布的若干说明 ★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★ 小木虫(金币+1):奖励一下，鼓励发有价值的话题 dy322112:标题高亮2010-12-16 16:31 zhangwengui330(金币+10):很好很强大，欢迎原创！！2010-12-16 17:02:55 jinkai838(金币+10):perfect 2010-12-16 20:46:19 jinkai838:为什么加这么多的分，因为我们是论坛，我们鼓励原创，鼓励用自己的语言，自己的经验，来表述科学，我们也喜欢读书，但是我们更推崇这样的自己发表理解的帖子！2010-12-16 20:48:48 jinkai838:标题高亮2010-12-16 20:49 目的：是让大家对氮气等温吸脱附有一个基本的理解和概念，不会讲太多源头理论，内容不多，力求简明实用。本人有幸接触吸脱附知识的理论和实践，做个总结一是长久以来的心愿，二则更希望能和大家共同学习、探讨和提高。由于内容是自己的总结和认识，很可能会有部分错误，希望大家能给予建议、批评和指导，好对内容做进一步的完善。★★注意★★ 我们拿到的数据，只有吸脱附曲线是真实的，比表面积、孔径分布、孔容之类的都是带有主观人为色彩的数据。经常听到有同学说去做个BET，其实做的不是BET，是氮气等温吸脱附曲线，BET （Brunauer-Emmet-Teller）只是对N2-Sorption isotherm中p/p0=0.05~0.35之间的一小段用传说中的BET公式处理了一下，得到单层吸附量数据Vm，然后据此算出比表面积，如此而已。 ◆六类吸附等温线类型

氮气吸附脱附曲线

1. I 类吸附等温线都有哪些特点？哪种多孔材料表现为I 类吸附等温线？ I型等温线弯向P/P0轴，其后的曲线呈水平或近水平状，吸附量接近一个极限值，是典型的Langmuir等温线。吸附量趋于饱和是由于受到吸附气体能进入的微孔体积的制约，而不是由于内部表面积。在P/P0非常低时吸附量急剧上升，这是因为在狭窄的微孔（分子尺寸的微孔）中，吸附剂-吸附物质的相互作用增强，从而导致在极低相对压力下的微孔填充。但当达到饱和压力时（P/P0>0.99），可能会出现吸附质凝聚，导致曲线上扬。?微孔材料表现为I类吸附等温线。对于在77K的氮气和87?K的氩气吸附而言，I(a):? 是只具有狭窄微孔材料的吸附等温线，一般孔宽小于1?nm。?I(b):? 微孔的孔径分布范围比较宽，可能还具有较窄介孔。这类材料的一般孔宽小于2.5?nm。?具有相对较小外表面的微孔固体（例如，某些活性炭，沸石分子筛和某些多孔氧化物）具有可逆的I型等温线。其特点是吸附很快达到饱和。? 2. II 类吸附等温线都有哪些特点？哪种多孔材料表现为II 类吸附等温线？ 无孔或大孔材料产生的气体吸附等温线呈现可逆的II 类等温线。其线形反映了不受限制的单层-多层吸附。如果膝形部分的曲线是尖锐的，应该能看到拐点B，它是中间几乎线性部分的起点——该点通常对应于单层吸附完成并结束；如果这部分曲线是更渐进的弯曲（即缺少鲜明的拐点B），表明单分子层的覆盖量和多层吸附的起始量叠加。当P/P0?=1 时，还没有形成平台，吸附还没有达到饱和，多层吸附的厚度似乎可以无限制地增加。? 3. III 类吸附等温线都有哪些特点？哪种多孔材料表现为III 类吸附等温线？ III型等温线也属于无孔或大孔固体材料。它不存在B点，因此没有可识别的单分子层形成；吸附材料-吸附气体之间的相互作用相对薄弱，吸附分子在表面上在最有引力的部位周边聚集。对比II型等温线，在饱和压力点（即，在P/P0=1处）的吸附量有限。? 4. IV 类吸附等温线都有哪些特点？哪种多孔材料表现为IV 类吸附等温线？ IV型等温线是来自介孔类吸附剂材料（例如，许多氧化物胶体，工业吸附剂和介孔分子筛）。介孔的吸附特性是由吸附剂-吸附物质的相互作用，以及在凝聚状态下分子之间的相

动态氮吸附孔径分布测试的原理和方法

动态氮吸附孔径分布测试的原理和方法 许多超细粉体材料的表面是不光滑的，甚至专门设计成多孔的，而且孔的尺寸大小、形状、数量与它的某些性质有密切的关系，例如催化剂与吸附剂，因此，测定粉体材料表面的孔容、孔径分布具有重要的意义。国际上，一般把这些微孔按尺寸大小分为三类：孔径≤2nm为微孔，孔径=2~50nm为中孔，孔径≥50nm为大孔,其中中孔具有最普遍的意义。 用氮吸附法测定孔径分布是比较成熟而广泛采用的方法，它是用氮吸附法测定BET比表面的一种延伸，都是利用氮气的等温吸附特性曲线：在液氮温度下，氮气在固体表面的吸附量取决于氮气的相对压力（P/P ），P 为氮气分压，P 0为液氮温度下氮气的饱和蒸汽压；当P/P 在0.05~0.35范 围内时，吸附量与（P/P ）符合BET方程，这是氮吸附法测定粉体材料比 表面积的依据；当P/P ≥0.4时，由于产生毛细凝聚现象，即氮气开始在微孔中凝聚，通过实验和理论分析，可以测定孔容、孔径分布。所谓孔容、孔径分布是指不同孔径孔的容积随孔径尺寸的变化率。 所谓毛细凝聚现象是指，在一个毛细孔中，若能因吸附作用形成一个凹形的液面，与该液面成平衡的蒸汽压力P必小于同一温度下平液面的饱 和蒸汽压力P ，当毛细孔直径越小时，凹液面的曲率半径越小，与其相平 衡的蒸汽压力越低，换句话说，当毛细孔直径越小时，可在较低的P/P 压力下，在孔中形成凝聚液，但随着孔尺寸增加，只有在高一些的P/P 0压力下形成凝聚液，显而易见，由于毛细凝聚现象的发生，将使得样品表面的吸附量急剧增加，因为有一部分气体被吸附进入微孔中并成液态，当固体表面全部孔中都被液态吸附质充满时，吸附量达到最大，而且相对压 力P/P 也达到最大值1。相反的过程也是一样的，当吸附量达到最大（饱和）的固体样品，降低其相对压力时，首先大孔中的凝聚液被脱附出来，随着压力的逐渐降低，由大到小的孔中的凝聚液分别被脱附出来。 设定粉体表面的毛细孔是圆柱形管状，把所有微孔按直径大小分为若干孔区，这些孔区按大到小的顺序排列，不同直径的孔产生毛细凝聚的压

燃烧法与吸附法

一、燃烧法 燃烧法是利用某些废气中污染物可以燃烧氧化的特性，将其燃烧转变为无害或易于进一步处理和回收物质的方法。该法的主要化学反应是燃烧氧化，少数是热分解。石油炼制厂、石油化工厂产生的大量碳氢化合物废气和其他危险有害的气体；溶剂工业、漆包线、绝缘材料、油漆烘烤等生产过程产生的大量溶剂蒸气；咖啡烘烤、肉食烟熏、搪瓷焙烧等过程产生的有机气溶胶和烟道中未烧尽的碳质微粒以及所有的恶臭物质，如硫醇、氰化物气体、硫化氢等，都可用燃烧法处理。该法工艺简单，操作方便，可回收热能。但处理低浓度废气时，需加入辅助燃料或预热。 燃烧发生的化学作用是燃烧氧化作用和高温下的分解作用。因此，燃烧法只适用于净化可燃的或高温下分解的物质，有机废气一般都具有可燃性，适合燃烧处理。有机废气的燃烧工艺主要有直接燃烧、热力燃烧、催化燃烧以及蓄热燃烧。 1、直接燃烧法 直接燃烧亦称直接火焰燃烧，它是把废气中可燃有害组分当作燃料直接燃烧。因此，该方法只适用于净化含可燃有害组分浓度较高的废气，或者用于净化有害组分燃烧时热值较高的废气，因为只有燃烧时放出的热量能够补偿向环境中散失的热量时，才能保持燃烧区的温度，维持燃烧的持续。直接燃烧的设备包括一般的燃烧炉、窑，或通过某种装置将废气导入锅炉作为燃料气进行燃烧。直接燃烧的温度一般在1100℃左右，燃烧的最终产物为CO2、H20和NO X。直接燃烧法不适于处理低浓度废气。

石油炼制厂或石油化工厂所产生的有机废气通常排放到火炬燃烧器直接燃烧，不仅浪费资源，而且造成大气污染，近年来已较少使用。 2、热力燃烧法 热力燃烧法是在废气中VOCs浓度较低时添加燃料以帮助其燃烧的方法。在热力燃烧中，被净化的废气不是作为燃料，而是作为提供氧气的辅燃气体；当废气中氧的含量较低时，需要加入空气来辅燃。热力燃烧所需的温度较直接燃烧低，大约为540～820℃。本法工艺简单、投资小，适用于高浓度、小风量的废气，但对安全技术、操作要求较高。 热力燃烧的过程可分为三个步骤：①辅助燃料燃烧，提供热量；②废气与高温燃气混合，达到反应温度；③在反应温度下，保持废气有足够的停留时间，使废气中可燃的有害组分氧化分解，达到净化排气的目的。 热力燃烧可以在专用的燃烧装置中进行，也可以在普通的燃烧炉中进行。进行热力燃烧的专用装置称为热力燃烧炉，其结构应满足热力燃烧时的条件要求，即应保证获得760℃以上的温度和0.55s左右的接触时间。热力燃烧炉的主体结构包括两部分：①燃烧器，其作用是使辅助燃料燃烧生成高温燃气；②燃烧室，其作用是使高温燃气与旁通废气湍流混合达到反应温度，并使废气在其中的停留时间达到要求。 3、催化燃烧法 催化燃烧法是在系统中使用合适的催化剂，使废气中的有机物在较低温度(200～400℃)下完全氧化分解的方法。该法的优点是催化燃烧为无火焰燃烧，

氮气等温吸脱附

关于氮气等温吸脱附计算比表面积、孔径分布的若干说明 目的：是让大家对氮气等温吸脱附有一个基本的理解和概念，不会讲太多源头理论，内容不多，力求简明实用。本人有幸接触吸脱附知识的理论和实践，做个总结一是长久以来的心愿，二则更希望能和大家共同学习、探讨和提高。由于内容是自己的总结和认识，很可能会有部分错误，希望大家能给予建议、批评和指导，好对内容做进一步的完善。 ★★注意★★ 我们拿到的数据，只有吸脱附曲线是真实的，比表面积、孔径分布、孔容之类的都是带有主观人为色彩的数据。经常听到有同学说去做个BET，其实做的不是BET，是氮气等温吸脱附曲线，BET（Brunauer-Emmet-Teller）只是对N2-Sorption isotherm中p/p0=0.05~0.35之间的一小段用传说中的BET公式处理了一下，得到单层吸附量数据Vm，然后据此算出比表面积，如此而已。 ◆六类吸附等温线类型 几乎每本类似参考书都会提到，前五种是BDDT(Brunauer-Deming-Deming-Teller)分类，

先由此四人将大量等温线归为五类，阶梯状的第六类为Sing增加。每一种类型都会有一套说法，其实可以这么理解，以相对压力为X轴，氮气吸附量为Y轴，再将X轴相对压力粗略地分为低压（0.0-0.1）、中压(0.3-0.8)、高压（0.90-1.0）三段。那么吸附曲线在：低压端偏Y轴则说明材料与氮有较强作用力(?型，??型，Ⅳ型)，较多微孔存在时由于微孔内强吸附势，吸附曲线起始时呈?型；低压端偏X轴说明与材料作用力弱(???型，Ⅴ型)。 中压端多为氮气在材料孔道内的冷凝积聚，介孔分析就来源于这段数据，包括样品粒子堆积产生的孔，有序或梯度的介孔范围内孔道。BJH方法就是基于这一段得出的孔径数据； 高压段可粗略地看出粒子堆积程度，如?型中如最后上扬，则粒子未必均匀。平常得到的总孔容通常是取相对压力为0.99左右时氮气吸附量的冷凝值。 ◆几个常数 ※液氮温度77K时液氮六方密堆积氮分子横截面积0.162平方纳米，形成单分子层铺展时认为单分子层厚度为0.354nm ※标况（STP）下1mL氮气凝聚后（假定凝聚密度不变）体积为0.001547mL 例：如下面吸脱附图中吸附曲线p/p0最大时氮气吸附量约为400 mL，则可知总孔容＝400*0.001547＝400/654＝约0.61mL ※STP每mL氮气分子铺成单分子层占用面积4.354平方米 例：BET方法得到的比表面积则是S/(平方米每克)＝4.354*Vm，其中Vm由BET方法处理可知Vm=1/(斜率＋截距) ◆以SBA-15分子筛的吸附等温线为例加以说明 此等温线属IUPAC 分类中的IV型，H1滞后环。从图中可看出，在低压段吸附量平

气体吸附原理及过程

气体吸附原理及过程 一切物质都是由原子组成的。气态的原子和分子可以自由地运动。相反，固态时原子由于相邻原 子间的静电引力而处于固定的位置。但固体最外层（或表面）的原子比内层原子周围具有更少的相邻 原子。为了弥补这种静电引力不平衡，表面原子就会吸附周围空气中的气体分子。整个固体表面吸附 周围气体分子的过程称为气体吸附。事实证明，监测气体吸附过程能够得到丰富的关于固体特征的有 用信息。 在进行气体吸附实验之前，固体表面必须清除污染物，如水和油。表面清洁（脱气）过程，大多 数情况下是将固体样品置于一玻璃样品管中，然后在真空下加热。图1 展示了预处理后的固体颗粒表 面，其含有裂纹和不同尺寸和形状的孔。 样品一旦清洁后，就要转移至外置的杜瓦瓶（或其它恒温浴或高温炉）中使其处于恒温状态。然 后，使少量的气体（被吸附物，即吸附质）逐步进入被抽真空的样品管。进入样品管的吸附质分子很 快便到达固体样品（即吸附剂）上每一个孔的表面。这些分子要么从表面弹回，要么粘着于固体表面。 气体分子被粘着于固体表面的现象就称为被吸附。通过被吸附分子与表面间的相互作用力的大小可以 判定吸附过程本质上是物理吸附（作用力弱）还是化学吸附（作用力强）。

物理吸附 物理吸附是最普通的一种吸附类型。被物理吸附的分子可以相当自由地在样品表面移动。随着越 来越多的气体分子被导入体系，吸附质分子会在整个吸附剂表面形成一个薄层。根据著名的BET 理 论，假设被吸附分子为单分子层，我们可以估算出覆盖整个吸附剂表面所需的分子数Nm（见图2）。 被吸附分子数Nm 与吸附质分子的横截面积的乘积即为样品的表面积。 继续增加气体分子的通入量则会导致多层吸附。多层吸附过程与毛细管凝聚过程（见图3）是同 时进行的。后一过程可由开尔文方程进行充分的描述。该方程量化了剩余（或平衡）气体压力与能凝 聚气体的毛细管尺寸的比例。利用Barrett, Joyner and Halenda (BJH) 法等计算方法可以根据平衡气体 压力计算孔径。所以我们可以做出被吸附气体的体积与相对饱和平衡气压之间的实验曲线

(推荐)氮气净化方案

氮气净化方案 一、几种工业制氮方法比较 空气中氮气占78.09%，氧气占20.94%，氦气占0.93%。现代工业用氮的制取方法都是以空气为原料，将其中的氧和氮分离而获得。为了得到浓度较高的氮气,必须分离去除空气中的氧气。目前工业制氮主要有三种，即深冷空分法、分子筛空分法(PSA)和膜空分法。 1.深冷空分制氮 深冷空分制氮是一种传统的制氮方法，已有近九十年的历史。它是以空气为原料，经过压缩、净化，再利用热交换使空气液化成为液空。液空主要是液氧和液氮的混合物，利用液氧和液氮的沸点不同(在1大气压下，前者的沸点为-183℃，后者的为-196℃)，通过液空的精馏，使它们分离来获得氮气。深冷空分制氮设备复杂、占地面积大，基建费用较高，设备一次性投资较多，运行成本较高，产气慢(12～24h），安装要求高、周期较长。综合设备、安装及基建诸因素，3500Nm3/h以下的设备，相同规格的PSA装置的投资规模要比深冷空分装置小20%～50%。深冷空分制氮装置宜于大模工业制氮，而中、小规模制氮就显得不经济。 2.分子筛空分制氮 分子筛空分制氮是以空气为原料，以碳分子筛作为吸附剂，运用变压吸附原理，利用碳分子筛对氧和氮的选择性吸附而使氮和氧分离的方法，通称PSA(Pressure Swing Adsorption）制氮。此法是七十年代迅速发展起来的一种新的制氮技术。与传统制氮法相比，它具有工艺流程简单、自动化程度高、产气快(15～30分钟)、能耗低，产品纯度可在较大范围内根据用户需要进行调节，操作维护方便、运行成本较低、装置适应性较强等特点，故在1000Nm3/h以下制氮设备中颇具竞争力，越来越得到中、小型氮气用户的欢迎，PSA制氮已成为中、小型氮气用户的首选方法。 3.膜空分制氮 膜空分制氮是八十年代国外迅速发展的又一种新型制氮技术，在国内推广应用时间较短。膜空分制氮的基本原理是以空气为原料，在一定压力条件下，利

实验五活性炭吸附气体中的氮氧化物实验

实验五活性炭吸附气体中的氮氧化物实验 5.1 实验的意义和目的 活性炭吸附广泛应用于防止大气污染|、水质污染或有毒气体进化领域。用吸附法进化NO X尾气是一种简便、有效的方法。通过吸附剂的物理吸附性能和大的比表面将尾气中的污染气体分子吸附在吸附剂上；经过一段时间，吸附达到饱和。然后使吸附质解吸下来，达到进化的目的，吸附剂解吸后重复使用。 本实验采用玻璃夹套式U型吸附器，用活性炭作为吸附剂，媳妇进化浓度约2500ppm 的模拟尾气，得出吸附进化效率和转校时间数据。应达到以下目的：①深入理解吸附法进化有毒废气的原理和特点：②了解活性炭吸附剂在尾气进化方面的性能和作用。③掌握活性炭吸附、解吸、样品分析和数据处理的技术。 5.2 实验原理 活性炭是基于其较大的比表面（可高达1000m2/g）和较高的物理吸附性能吸附气体中的NOx。活性炭吸附NOx是可逆过程，在一定的温度和压力下达到吸附平衡，而在高温、减压下被吸附的NO X又被解吸出来，活性炭得到再生。 在工业应用中，由于活性炭填充层的操作条件依活性炭的种类，特别是吸附细孔德比表面、孔径分布以及填充高度、装填方法、原气条件的不同而异。所以通过实验应该明确吸附净化尾气系统的影响因素较多，操作条件是否合适直接关系到方法的技术经济性。 5.3 实验的装置、流程、遗弃或试剂 5.3.1 实验的装置、流程 本实验采用一夹套式U型吸附器，如附图8所示。吸附器内装填活性炭。实验装置及流程如附图9所示。 5.3.2 实验设备规格及试剂 (1)吸附器硬质玻璃，直径d=15mm，高度H=150mm，套管外径D=25mm，1个。 （2）活性炭果壳，粒径200目。 （3）稳定阀YJ-0.6型，1个。 (4) 蒸气瓶体积V=5L，1个。 （5）冷凝器1只。 （6）加热套M-106型，功率W=500W，一个。 （7）吸气瓶1个 （8）储气罐不锈钢，容积V=400L，最高耐压P=15kg/cm3,1个 （9）空气压缩机V-0 1/10型，排气量Q=0.1m3/min,压力P=20kg/cm2 （10）真空泵2XZ-0.5型，抽气量Q=0.5L/min,转数N=140r/min,1台 (11) 医用注射器容积V=5ml,V=2ml,各1只 （12）721型分光光度计1台 （13）调压器TDGC-0.5型，功率W=500W，1台 （14）对氨基苯磺酸分析纯1瓶 （15）盐酸萘乙二胺分析纯1瓶 （16）冰醋酸分析纯1瓶 （17）氢氧化钠分析纯1瓶 （18）硫酸亚铁工业纯1瓶

气体吸附比表面积定义(精)

气体吸附比表面积定义 比表面积分析测试方法有多种，其中气体吸附法因其测试原理的科学性，测试过程的可靠性，测试结果的一致性，在国内外各行各业中被广泛采用，并逐渐取代了其它比表面积测试方法，成为公认的最权威测试方法。许多国际标准组织都已将气体吸附法列为比表面积测试标准，如美国ASTM的D3037，国际ISO标准组织的ISO-9277。我国比表面积测试有许多行业标准，其中最具代表性的是国标GB/T 19587-2004 《气体吸附BET法测定固体物质比表面积》。 气体吸附法测定比表面积原理，是依据气体在固体表面的吸附特性，在一定的压力下，被测样品颗粒（吸附剂）表面在超低温下对气体分子（吸附质）具有可逆物理吸附作用，并对应一定压力存在确定的平衡吸附量。通过测定出该平衡吸附量，利用理论模型来等效求出被测样品的比表面积。由于实际颗粒外表面的不规则性，严格来讲，该方 法测定的是吸附质分子所能到达的颗粒外表 面和内部通孔总表面积之和，如图所示意位 置。 氮气因其易获得性和良好的可逆吸附特性，成为最常用的吸附质。通过这种方法测定的比表面积我们称之为“等效”比表面积，所谓“等效”的概念是指：样品的比表面积是通过其表面密排包覆（吸附）的氮气分子数量和分子最大横截面积来表征。实际测定出氮气分子在样品表面平衡饱和吸附量（V），通过不同理论模型计算出单层饱

和吸附量（Vm），进而得出分子个数，采用表面密排六方模型计算出氮气分子等效最大横截面积(Am)，即可求出被测样品的比表面积。计算公式如下： sg: 被测样品比表面积(m2/g) Vm: 标准状态下氮气分子单层饱和吸附量（ml） Am: 氮分子等效最大横截面积（密排六方理论值Am = 0.162 nm2）W:被测样品质量（g） N:阿佛加德罗常数（6.02x1023） 代入上述数据，得到氮吸附法计算比表面积的基本公式： 由上式可看出，准确测定样品表面单层饱和吸附量Vm是比表面积测定的关键。

气体吸附原理及过程

2005．1
气体吸附原理及过程
The Gas Sorption Process ABC in 30 minutes 一切物质都是由原子组成的。气态的原子和分子可以自由地运动。相反，固态时原子由于相邻原 子间的静电引力而处于固定的位置。但固体最外层（或表面）的原子比内层原子周围具有更少的相邻 原子。为了弥补这种静电引力不平衡，表面原子就会吸附周围空气中的气体分子。整个固体表面吸附 周围气体分子的过程称为气体吸附。事实证明，监测气体吸附过程能够得到丰富的关于固体特征的有 用信息。 在进行气体吸附实验之前，固体表面必须清除污染物，如水和油。表面清洁（脱气）过程，大多 数情况下是将固体样品置于一玻璃样品管中，然后在真空下加热。图 1 展示了预处理后的固体颗粒表 面，其含有裂纹和不同尺寸和形状的孔。 样品一旦清洁后，就要转移至外置的杜瓦瓶（或其它恒温浴或高温炉）中使其处于恒温状态。然 后，使少量的气体（被吸附物，即吸附质）逐步进入被抽真空的样品管。进入样品管的吸附质分子很 快便到达固体样品（即吸附剂）上每一个孔的表面。这些分子要么从表面弹回，要么粘着于固体表面。 气体分子被粘着于固体表面的现象就称为被吸附。 通过被吸附分子与表面间的相互作用力的大小可以 判定吸附过程本质上是物理吸附（作用力弱）还是化学吸附（作用力强） 。
4)
图1 图2 图3 图4
放大的固体颗粒的横截面 饱和度大约为 15％时的单分子吸附层 饱和度大约为 70％时的多层吸附/毛细管凝聚状态 饱和度大约为 100％时的所有孔（总孔）体积填充状态

物理吸附 物理吸附是最普通的一种吸附类型。被物理吸附的分子可以相当自由地在样品表面移动。随着越 来越多的气体分子被导入体系，吸附质分子会在整个吸附剂表面形成一个薄层。根据著名的 BET 理 论，假设被吸附分子为单分子层，我们可以估算出覆盖整个吸附剂表面所需的分子数 Nm（见图 2） 。 被吸附分子数 Nm 与吸附质分子的横截面积的乘积即为样品的表面积。 继续增加气体分子的通入量则会导致多层吸附。多层吸附过程与毛细管凝聚过程（见图 3）是同 时进行的。后一过程可由开尔文方程进行充分的描述。该方程量化了剩余（或平衡）气体压力与能凝 聚气体的毛细管尺寸的比例。利用 Barrett, Joyner and Halenda (BJH) 法等计算方法可以根据平衡气体 压力计算孔径。所以我们可以做出被吸附气体的体积与相对饱和平衡气压之间的实验曲线（即等温 线） ，再对其进行转换，就可以得到累积的或微分孔径分布图。 随着平衡吸附质压力趋于饱和，孔就被吸附质完全填充（见图 4） 。如果知道吸附质的密度，就 可以计算出其所占的体积，然后就可以相应地计算出样品的总孔体积。如果此时我们将吸附过程逆向 操作，从体系中逐步减少气体量，也可以得到脱附等温线。由于吸附和脱附机理不同，吸附和脱附等 温线很少能够重叠。等温线的迟滞现象与固体颗粒的孔形有关。 与物理吸附不同，化学吸附是因为吸附质分子和表面特定位置，即化学活性部位，形成了强的化 学键。因此，化学吸附的基本用途是计算可能引起化学和催化反应的表面活性部位的数量。 附：一些吸附剂的孔结构照片
粉煤灰
天然沸石分子筛
放射虫类
刺金
炭黑

氮气吸附测试流程

氮气吸附测试流程 1. 填写测试申请单 填写申请单上的各项测试参数（尤其是吸附测试的预处理温度和时间）和联系方式，由导师本人签字，交到吸附测试负责人，等待测试通知。 2. 洗涤测试样品管 接到测试通知后，到理工二号楼345拿测试样品管，到自己的实验室用蒸馏水、乙醇洗涤样品管 3. 称量质量 称量测试样品管洗涤干净、烘干后，到理工二号楼345称量样品。以免打碎样品管，请将样品管放到样品管架子上，分别称量空样品管+塞子（m1）、样品管+塞子+样品（m2）的质量。需注意以下事项： （1）保证样品干燥以及样品管干净、干燥；样品要保证在100摄氏度以上的温度处理过，否则样品未处理干净会影响吸附仪的寿命和准确度。 （2）称量所有质量前要扣除分析天平上白色底座的质量 （3）一定要记录m1和m2的质量，一般情况下（m2-m1）的质量差在80-180mg之间（4）样品管与塞子要一一对应，不要放错 4. 样品预处理 （1）将称量好的样品放于上，将氮气吹扫针，水平放入样品管的底部，盖好相应的样品管塞子，竖直立起样品管。注意不要直接插入样品中，影响预处理的效果。然后将样品管放入氮气吸附预处理仪上的加热槽中，打开预处理仪氮气吹扫的阀门（阀门向上），之后再设定预处理的温度（室温-280度）。 （2）预处理后的样品从加热槽放置到冷却槽中，注意不要关闭预处理仪氮气阀门，待样品10-20分钟样品冷却，关闭预处理仪氮气阀门（阀门向下，一定要关！！！）后，迅速将氮气吹扫针从样品中取出，盖上塞子，将样品管放到样品管架子上，称量预处理后样品管+塞子+样品（m3）的质量，并记录m3的数值。 5.测试样品的氮气吸附性质 （1）将样品连接到吸附测试仪器上，对应1、2、3的进样口。将液氮从液氮罐倒入杜瓦瓶中，并用液氮液面测试夹测试液面高度，低于测试孔即可。 （2）输入测试参数，样品质量即可开始测试。 6.等待测试完毕的通知，如果收到通知请及时到理工二号楼345，不要拖延。将液氮倒入液氮罐中，样品管从吸附测试仪器卸下，放入样品管架子上，将样品管拿到自己的实验室用蒸馏水、乙醇洗涤样品管，烘干后放回理工二号楼345。 7. 考取excel格式的数据。注意用CD光盘考取数据。

氮气吸附仪使用说明

氮气吸附仪使用说明 一、连接 1．用网线将计算机与仪器连接。 2．计算机网络设置：IP地址：192.168.0.151 子网掩码：255.255.255.0 网关：192.168.0.1 DNS不设置。 3．开启软件Asiqwin，菜单iQ;default，instrument profiles，Commsetting,设置IP: 192.168.0.150 4．使用前检查气体钢瓶出口压力为10psi。 二、脱气 样品在使用前采用高温真空脱去吸附的气体、水等吸附质。 1．打开outgasser菜单。 2．St1为左面的脱气口，St2为右边的脱气口。 3．在St1（或St2）上右击鼠标，选择Edit settings。 4．点击‘Add’，在弹出的对话框中选择温度、升温速率、保温时间，点击“√”保存。 如有必要，再次点击‘Add’，进行下一段升温控制。注意：保温时间不能超过720min （不知为什么） 5．选择Backfill。 6．若是很细小的粉末，在Mode中选择finepowder，块状样品可选择powder。 7．Backfill pressure中填：780torr。 8．如重复使用该脱气条件，点击“Load/save”健，保存，下次使用时点击该健，即可调用。 9．点击‘OK’。 10．样品管称重，记下样品管的重量，然后加入样品，样品量按照20～50m2量加入。 称重，计算样品重量。 11．将样品管下端放入加热包，然后固定在脱气口。 12．在小杜瓦瓶中加入液氮，并固定在冷阱旁的挂钩上。 13．在St1（或St2）上右击鼠标，选择Load，脱气开始。 14．若要中途停止，在St1（或St2）上右击鼠标，选择Remove。 15．脱气完成后观察温度和压力，压力是否为780torr，禁止在真空状态下取下样品管。 注意：固定和取下样品管时要非常小心，以免损坏样品管。 三、测试 1．脱气后样品称重，得出样品最终重量。 2．点击“Analysis” 3．在“Analysis”选项上点击鼠标右键，在“Select type”上选择“physisorption” 4．在“Analysis”选项上点击鼠标右键，点击“Edit parameter” 5．在“Common”上：Adsorbate Gas:Nitrogen; Use Gas Port:#1; p0 Options: Station; mode:细粉末选finepowder。 在“Station 1”上：Admin：输入文件名字； Analysis：mode: He measure; cell type:选择使用的样品管规格