Quá trình hấp phụ của chất hấp phụ lên bề mặt xốp gồm 3 giai đoạn:
Chuyển từ pha lỏng (khí) đến bề mặt ngoài của hạt chất hấp phụ. Khuếch tán vào các lỗ xốp.
Hấp phụ: quá trình này làm bão hòa dần không gian hấp phụ, đồng thời làm giảm độ tự do của các phân tử bị hấp phụ, nên kèm theo tỏa nhiệt.
Các số liệu thực nghiệm thu được khi nghiên cứu quá trình hấp phụ thường được mô tả bằng các phương trình đẳng nhiệt Langmuir
Phương trình đẳng nhiệt Langmuir
Phương trình đẳng nhiệt cho bởi :
q = (1.20)
Trong đó: Ce: Nồng độ cân bằng của ion kim loại trong dung dịch (mg/l) q: Lượng ion kim loại đã bị hấp phụ (mg/g)
35
qm: Hằng số biểu thị dung lượng hấp phụ, còn được gọi là độ phủ đơn lớp bề mặt(mg/g)
KL: hằng số đặc trưng cho nhiệt hấp phụ (l/mg)
Phương trình Langmuir chỉ ra hai tính chất đặc trưng của hệ: + Khi nồng độ dung dịch rất nhỏ, tức KLCe<<1, ta có:
q =qmKLCe (1.21)
Như vậy lượng ion kim loại bị hấp phụ là tỷ lệ thuận với nồng độ dung dịch cân bằng
+ Khi nồng độ dung dịch đủ lớn, KLCe>>1, ta có:
q→qm (1.22)
Như vậy theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir thì lượng cấu tử bị hấp phụ đầu tiên tăng tuyến tính theo nồng độ dung dịch, sau đó mức độ tăng này giảm dần và đến một nồng độ đủ lớn thì lượng cấu tử bị hấp phụ sẽ đạt một giá trị không đổi nếu tiếp tục tăng nồng độ, chứng tỏ bề mặt chất hấp phụ đã được làm bão hoà bởi một đơn lớp các phân tử bị hấp phụ.
Phương trình đẳng nhiệt Langmuir có thể chuyển về dạng tuyến tính:
= (1.23)
Vậy, nếu phương trình đẳng nhiệt Langmuir mô tả đúng các kết quả thực nghiệm thì đồ thị biểu diễn mối quan hệ Ce/q theo Ce phải là đường thẳng có hệ số góc là 1/qm. Từ đó có thể dễ dàng xác định được hằng số Langmuir qm và KL.