固液界面的吸附

固液界面上的吸附实验报告一、实验目的本实验旨在研究固液界面上的吸附现象，了解吸附的基本原理和影响因素，掌握吸附量的测定方法，以及分析吸附等温线和吸附动力学。

二、实验原理当固体与液体接触时，液体中的溶质分子会在固体表面发生吸附。

吸附的驱动力通常是溶质分子与固体表面之间的相互作用力，如范德华力、氢键、静电引力等。

吸附量通常用单位质量的固体吸附溶质的物质的量或质量来表示。

常见的吸附等温线模型有 Langmuir 等温线和 Freundlich 等温线。

Langmuir 等温线假设吸附是单分子层的，且吸附位点是均匀的；Freundlich 等温线则是经验公式，适用于非均匀表面的吸附。

吸附动力学可以用准一级动力学方程和准二级动力学方程来描述。

准一级动力学方程基于吸附速率与未被吸附的吸附质浓度成正比；准二级动力学方程则基于吸附速率与未被吸附的吸附质浓度的平方成正比。

三、实验仪器与试剂1、仪器恒温振荡器离心机分光光度计电子天平容量瓶、移液管等玻璃仪器2、试剂某种吸附质的标准溶液待吸附的固体材料四、实验步骤1、准备不同浓度的吸附质溶液准确称取一定量的吸附质标准品，用溶剂配制成一系列不同浓度的溶液。

2、称取固体吸附剂使用电子天平称取若干份等质量的固体吸附剂。

3、吸附实验将称好的固体吸附剂分别加入到不同浓度的吸附质溶液中，放入恒温振荡器中，在一定温度下振荡一定时间，使吸附达到平衡。

4、离心分离将振荡后的溶液离心，使固体吸附剂与溶液分离。

5、测定吸附后溶液中吸附质的浓度使用分光光度计测定离心后上清液中吸附质的浓度。

6、计算吸附量根据吸附前后溶液中吸附质的浓度变化，计算单位质量固体吸附剂的吸附量。

五、实验数据处理与分析1、绘制吸附等温线以吸附量为纵坐标，吸附质平衡浓度为横坐标，绘制吸附等温线。

通过对实验数据的拟合，判断符合哪种等温线模型（如 Langmuir 或Freundlich），并求出相应的模型参数。

2、分析吸附动力学根据不同时间点的吸附量数据，采用准一级动力学方程和准二级动力学方程进行拟合，确定吸附动力学方程，并求出速率常数。

第五节表面活性剂在固液界面上的吸附第五节表面活性剂在固/液界面上的吸附一、表面活性剂在固/液界面吸附的机理在浓度不大的水溶液中，一般认为表面活性剂在固体表面的吸附是以单个表面活性剂的离子或分子进行的。

吸附可能以下述一些方式进行。

(一)离子交换吸附吸附于固体表面的反离子被同电性的表面活性剂的离子取代。

（二）离子对吸附表面活性剂离子吸附于具有相反电荷的、未被离子所占据的固体表面位置上。

（三）氢键形成吸附表面活性剂分子或离子与固体表面极性基团形成氢键而吸附。

(四)π电子极化吸附吸附质分子中含有富于电子的芳香核时，与吸附剂表面的强正电性位置相互吸引而发生吸附。

（五）London引力（色散力）吸附吸附作用随吸附质分子增大而增加，而且在任何场合皆发生。

所有吸附类型中皆存在，可作为其它吸附的补充。

此种吸附机理可以说明表面活性剂离子在离子交换吸附中取代同电性无机离子的原因。

（六）憎水作用吸附表面活性剂亲油基在水介质中易于相互联结形成“憎水链”，具有逃离水的趋势，当浓度增大到一定程度时，有可能与吸附在表面的其它表面活性剂分子聚集而吸附，或以聚集状态吸附于表面。

二、表面活性剂溶液的吸附等温线表面活性剂在固体表面上的吸附等温线有以下三种：（一）Langmuir 型吸附等温线例如表面活性剂C16H33N(CH3)3Br在炭黑上的吸附，如图9-12。

平衡浓度/m mol/L图9-12 C16H33N（CH3）3Br在炭黑上的吸附可用Langmuir公式表示：（9-12）式中，n 2S ——表面活性剂在固体表面吸附量；n m S——表面单分子饱和吸附量；a ——常数；C ——表面活性剂溶液浓度。

将（9-12）式直线化得：（9-13）或将（9-12）式变为：（9-14）根据（9-13）式以1/n 2S 对1/C 作图，直线斜率=a/n m S ，截距=1/n m S ，可求得n m S 和a 值。

同理根据（9-14）式以C/n 2S 对C 作图可求出n m S 和a 值。

固液界面多分散高分子吸附构型的Monte Carlo 模拟*刘梅堂 牟伯中 刘洪来 胡 英 （华东理工大学化学系， 上海 200237）摘 要： 在格子模型基础上用Monte Carlo 方法模拟研究了多分散高分子在固液界面的吸附行为，重点考察了平均分布和正态分布两种不同链长分布形式的高分子在固液界面吸附构型的分布规律。

发现高分子不同的链长分布形式，对高分子吸附构型的性质影响较大。

正态分布的高分子体系中高分子的三种吸附构型（tails ，loops 和 trains ）的浓度和数目比相同条件下平均分布的高分子体系内要低的多。

特别是当高分子链节吸附能较低时，两者的差别非常大。

平均分布的高分子体系高分子吸附构型对温度和高分子总链节浓度的变化更加敏感。

tails 构型由于受到高分子链节热运动以及吸附层压缩作用的影响，在高温或高吸附作用能下，其密度分布表现出和其它两种吸附构型完全不同的形式。

温度，高分子链节吸附作用能以及高分子总链节浓度对三种吸附构型的影响和单分散体系趋势一致，但是存在着定量的差别。

关键词：多分散性，高分子，吸附构型，固液界面， Monte Carlo 模拟 中图分类号：O63/4713 文献标识码：Monte Carlo Simulations for Polymer Conformation of Polydisperse Polymersat S/L InterfacesLiu Meitang Mu Bozhong Liu Honglai Hu Ying(Department of Chemistry, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237,China )Abstract : The adsorption behavior of polydisperse polymers at solid-liquid interfaces is studied by the method of Monte Carlo simulations based on the lattice model, and effects of the polymer chain length in systems of both average and normal distributions on the polymer conformation (tails, trains and loops distribution) are evaluated. Apparent conformation differences are found between these two polydisperse systems especially when the polymer-interface interaction energy is low enough. The concentration of tails, trains and loops in different layer are much lower in normal distribution systems than that in average ones, whereas the change in polymer conformation is more sensitive to temperature and the concentration of the total polymer segments in average distribution systems than that in normal ones. Results also show that when temperature increases, the concentration of tails in layers far away from the adsorption interface increases accompanied by concentrations of trains and loops decreasing rapidly. This indicate that more stand-up conformation exist near the adsorption interfaces. All data from this work also reveals that quantitative system errors will exist when using monodisperse models to evaluate the real polydisperse polymer systems.Key words : Polydispersity, Polymer, Adsorption conformation, Solid-liquid interfaceMonte Carlo simulation收稿日期： 修订日期:基金项目：国家自然科学基金(No.20025618, 20236010)、油气藏地质与开发工程国家重点实验室开放基金（PLN0137）和上海市教委资助 作者简介：刘梅堂（1975-），男，山东泰安人，华东理工大学博士生。