Chương 2 : Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
2.2. Nghiên cứu đặc trưng xúc tác bằng các phương pháp vật lý
2.2.4. Phương pháp xác định dung lượng hấp phụ cực đại (qmax)
Việc khảo sát động học hấp phụ giúp chúng ta đánh giá được tốc độ quá trình hấp phụ là nhanh hay chậm, xác định được thời gian cân bằng hấp phụ để xây dựng được đẳng nhiệt hấp phụ.
(*)Mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir[33]: Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ
Langmuir là phương trình mơ tả cân bằng hấp phụ đầu tiên được thiết lập bằng lí thuyết. Phương trình Langmuir được thiết lập trên cơ sở các giả thuyết sau:
1. Mỗi tiểu phân chất bị hấp phụ liên kết với bề mặt của chất hấp phụ tại những trung tâm xác định.
2. Mỗi trung tâm chỉ hấp phụ một tiểu phân.
3. Bề mặt chất hấp phụ là đồng nhất nghĩa là năng lượng hấp phụ trên các trung tâm là như nhau và không phụ thuộc vào sự có mặt của các tiểu phân hấp phụ trên các trung tâm bên cạnh.
4. Các phân tử được hấp phụ đơn lớp trên bề mặt chất hấp phụ.
Phương trình đẳng nhiệt Langmuir được xây dựng cho hệ hấp phụ khí- rắn. Tuy nhiên, phương trình trên cũng có thể áp dụng cho hệ hấp phụ rắn- lỏng (môi trường nước). Khi đó phương trình Langmuir có dạng:
qt = qmax . f a f a C K C K . 1 . qt: Dung lượng hấp phụ tại thời điểm khảo sát
Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Khoa Hóa Học
---------------------------------------------------------------------------------------------
Ka: Hằng số
Khi tích số Ka.Cf <<1 thì q=qmax.Ka.Cf mơ tả vùng hấp phụ tuyến tính. Khi tích số Ka.Cf >> 1 thì q=q max mơ tả vùng hấp phụ bão hịa.
Khi nồng độ chất hấp phụ nằm trong khoảng trung gian giữa hai khoảng nồng độ trên thì đường biểu diễn là một đoạn cong.
Để xác định các hằng số trong phương trình Langmuir, người ta thường sử dụng phương pháp đồ thị thơng qua phép biến đổi tốn học phương trình trên:
Đây là phương trình đường thẳng biểu diễn sự phụ thuộc của Cf/q vào Cf
Hình 2.6. Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Hình 2.7. Sự phụ thuộc của Cf/q vào Cf
Từ đồ thị 2.6 và 2.7 ta rút ra:
tgα =1/q max và ON=1/Ka.qmax
Xây dựng đồ thị sự phụ thuộc của Cf/q vào Cf sẽ xác định được các hằng số: b, qmax trong phương trình.