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Las isotermas de adsorción son fuentes de información sobre la estructura de poros de los adsorbentes, el calor de adsorción y otras características físicas y químicas. Las isotermas de adsorción de los adsorbidos se pueden obtener a temperatura constante y a una amplia gama de condiciones de presión relativa. Para comprender mejor la información contenida en las isotermas de adsorción, a continuación se presenta brevemente la clasificación y el mecanismo de adsorción de las isotermas de adsorción [1, 8, 10, 19, 20, 33, 53 a 55]: muchas isotermas de adsorción se pueden dividir en seis tipos (clasificación iupac), como se muestra en la figura 1 - 11. Para los adsorbentes microporosos con una superficie superficial muy pequeña, su adsorción se manifiesta como una Isoterma de adsorción de tipo i, que es cóncava con la línea de presión parcial P / Po y se caracteriza por formar una plataforma, que es horizontal o cercana al nivel, a medida que la presión de saturación llega a la Isoterma de adsorción o se conecta directamente con P / po. = 1 se cruza o se manifiesta como un "arrastre". La parte inicial de la Isoterma de adsorción representa el proceso de llenado de microporos estrechos en el adsorbente, cuya capacidad de adsorción límite depende del volumen de microporos accesibles en lugar de la superficie, y la pendiente de la plataforma a una presión relativa más alta es causada por la adsorción multicapa en superficies no microporosas, como poros medios o grandes y superficies Exteriores. Las isotermas de adsorción de tipo II son normales debido a la adsorción no estricta de una sola capa a varias capas causada por adsorbentes sin poros o macroporos. La presencia de un punto de inflexión indica la transformación de la adsorción de una sola capa a una adsorción de varias capas, es decir, la finalización de la adsorción de una sola capa y el inicio de la adsorción de varias capas. Las isotermas de adsorción de tipo III suelen estar relacionadas con la Interacción débil de adsorbente - adsorbato y la fuerte interacción de adsorbente - adsorbato, en este caso, las sinergias conducen a la formación de múltiples capas de adsorción antes de que se complete una sola capa de adsorción uniforme, lo que provoca que la capacidad de adsorción aumente rápidamente a medida que avanza la adsorción, y la interacción entre adsorbente y adsorbente juega un papel importante en el proceso de adsorción. La adsorción de vapor de agua en superficies no porosas es un ejemplo de las isotermas de adsorción de tipo III. La Isoterma de adsorción de tipo IV se caracteriza claramente por su presencia de un bucle retardado, que tiene mucho que ver con la aparición de la condensación capilar y mantiene una capacidad de adsorción constante en un rango de presión parcial alto y amplio, cuya parte inicial es similar a la Isoterma de adsorción de tipo ii, que corresponde a la adsorción de una sola capa a varias capas en la pared del agujero medio. Algunos carbones microporos o microporos en muy pocos adsorbentes muestran agua en forma de V Las isotermas de adsorción, al igual que las isotermas de adsorción de tipo iii, la interacción entre adsorbentes y adsorbentes es muy débil en comparación con la interacción entre adsorbentes y adsorbentes, lo que por supuesto incluye la formación de enlaces de hidrógeno por moléculas de agua. Las isotermas de adsorción de tipo VI son comparables, pero tienen una importancia teórica especial. representan una adsorción multicapa formada gradualmente en una superficie uniforme y no poroso, como el carbón grafitizado. cada altura de paso proporciona una capacidad de adsorción diferente de la capa de adsorción. 
Figuras 1-11 IUPAC clasificación de adsorción isotermas Figura L - 11 tipos de isotermas de adsorción por la Federación de Química Pura teórica y aplicada (iupac) Las isotermas de adsorción se superponen por diferentes poros en proporción a su superficie total o capacidad de poros. para los poros de ranura estrecha, su Isoterma de adsorción N (p) se puede expresar por la siguiente fórmula [56 a 60]: entre N (p) es el número de moles de adsorción cuando la presión relativa es p; Hmin y hmax son los poros pequeños y grandes de Zui en el adsorbente; P (p, h) es la densidad molecular de n cuando el tamaño del agujero es H y la presión relativa es p; F (h) es la función de volumen de poros correspondiente al ancho de poros h, que caracteriza la distribución del tamaño de poros del adsorbente. Evans [58] y sus colegas adoptaron el método aproximado de la termodinámica estadística, la teoría de la función de densidad de campo promedio (mean - field), para las propiedades de los líquidos adsorbidos en los poros. Densidad Funcional Theory) hizo la investigación. La teoría de la función de densidad de campo promedio es una teoría aproximada que divide la interacción entre moléculas líquidas en fase media - líquida en repulsión de corto alcance y gravedad de largo alcance. La influencia de la interacción remota en las propiedades del líquido se puede tratar aproximadamente de acuerdo con la teoría de la función de densidad de campo promedio; El efecto de repulsión de corto alcance se modela a través de la disposición equivalente de bolas duras. La predicción de la fase de equilibrio de adsorción en poros más grandes por la teoría de la función de densidad de campo promedio es equivalente al modelo de adsorción propuesto de acuerdo con el método de análisis termodinámico, mientras que la descripción de las moléculas de adsorción en poros más pequeños está más cerca de la situación real, especialmente puede predecir el espesor de la capa de adsorción en la pared del agujero y puede mostrar cambios de condensación capilar a relleno del agujero en el tamaño crítico del agujero. La interacción entre moléculas se calcula utilizando la ecuación de energía potencial Lennard - Jones mencionada anteriormente. En 1989, Seaton [56] y otros utilizaron la teoría de la función de densidad para determinar la distribución del tamaño del poro de los adsorbentes de carbono en el rango de microporos a mesoporos. Con Detrás, Oliver y Conklin [571] (micromeritics Insi.corp.) propone un método de cálculo más general, que utiliza una aproximación de densidad no local o uniforme (nonlocal) o suavizado densidad El método de regularización de la aplicación se amplía aún más al rango de agujeros grandes (0,4 nm a 400 nm). El autor del método DFT [55] y algunos académicos extranjeros [59 a 62] caracterizaron la distribución del tamaño del poro de los adsorbentes de carbono, y los resultados mostraron que DFT es un algoritmo más simple basado en la Isoterma de adsorción de alta resolución y solo se puede caracterizar el rango de poros de todo el sólido poroso (microporos a macroporos) con un solo método. Además, la simulación Molecular actual es el método Monte - Carlo [63 a 65], que es similar al método DFT mencionado anteriormente, y ya no se repetirá aquí. En resumen, a juzgar por la investigación actual de adsorbentes de carbono y los trabajos publicados en publicaciones relacionadas, la simulación molecular de la adsorción de adsorbentes de carbono y la distribución del tamaño del poro son los puntos calientes de la investigación actual. |