Langmuir方程_吸附等温线方程

Langmuir方程

吸附等温线方程

Langmuir方程是常用的吸附等温线方程之一，是由物理化学家朗格缪尔(Langmuir Itying)于1916年根据分子运动理论和一些假定提出的。现广泛应用于吸附学方面。

定义

朗格缪尔的研究认为固体表面的原子或分子存在向外的剩余价力，它可以捕捉气体分子。这种剩余价力的作用范围与分子直径相当，因此吸附剂表面只能发生单分子层吸附。

解题

所以，假定条件为：

① 吸附剂表面性质均一，每一个具有剩余价力的表面分子或原子吸附一个气体分子；

② 气体分子在固体表面为单层吸附；

③ 吸附是动态的，被吸附分子受热运动影响可以重新回到气相；

④ 吸附过程类似于气体的凝结过程，脱附类似于液体的蒸发过程。达到吸附平衡时，吸附速度等于脱附速度；

⑤ 气体分子在固体表面的凝结速度正比于该组分的气相分压；

⑥ 吸附在固体表面的气体分子之间无作用力。

设吸附剂表面覆盖率为θ，则θ可以表示为：

θ=q/qm

式中：qm—吸附剂表面所有吸附点均被吸附质覆盖时的吸附量，即饱和吸附量

气体脱附速率与θ成正比，可以表示为kdθ，气体的吸附速率与剩余吸附面积（1-θ）和气体分压(p)成正比，可以表示为kap(1-θ)。

吸附平衡时，吸附速率与脱附速率相等，则：

θ/(1-θ)=(ka/kd)p

式中：ka—吸附速率常数

上式整理后，可得单分子层吸附的朗格缪尔（Langmuir）方程：

q=Kpqm/(1+kp)

式中：K—Langmuir平衡常数，K=ka/kd.

Langmuir平衡常数K，与吸附剂和吸附质的性质以及温度有关，其值越大，表示吸附剂的吸附性能越强。

该方程较好地描述了低、中压力范围的吸附等温线。当气体中吸附质分压较高，接近饱和蒸汽压时，该方程产生偏差。这是由于这时的吸附质可以在微细的毛细管中冷凝，单分子层吸附的假设不成立的缘故。

参考资料

最新修订时间：2024-11-05 19:05

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