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Les isothermes d'adsorption sont des sources d'information sur la structure des pores de l'adsorbant, la chaleur d'adsorption et d'autres caractéristiques physico - chimiques. Les isothermes d'adsorption des adsorbants peuvent être obtenus à température constante et dans une large gamme de conditions de pression relative. Afin de mieux comprendre les informations contenues dans les isothermes d'adsorption, voici une brève introduction à la classification des isothermes d'adsorption et aux mécanismes d'adsorption [1, 8, 10, 19, 20, 33, 53 ~ 55]: de nombreux isothermes d'adsorption peuvent être divisés en six (classification IUPAC), comme le montre la figure 1 - 11 en tant que types d'isothermes d'adsorption. Pour les adsorbants microporeux à faible surface extérieure, leur Adsorption se présente sous la forme d'isothermes d'adsorption de type I, les isothermes d'adsorption de type I étant concaves à la ligne de pression partielle P / Po et caractérisés par la formation d'un plateau horizontal ou proche de l'horizontale avec l'arrivée de la pression de saturation à l'isotherme d'adsorption ou directement à P / Po = 1 se croise ou se comporte comme une "traînée". La partie initiale de l'isotherme d'adsorption représente le processus de remplissage de micropores étroites dans l'adsorbant, dont la capacité d'adsorption limite dépend du volume microporeux accessible plutôt que de la surface, la pente du plateau à des pressions relatives plus élevées résultant de l'adsorption multicouche sur des surfaces non microporeuses telles que des mésopores ou des macropores et des surfaces externes. L'isotherme d'adsorption de type II est normalement une Adsorption monocouche à multicouche non rigoureuse provoquée par un adsorbant non poreux ou macroporeux. La présence de points d'inflexion indique la transition de l'adsorption monocouche vers l'adsorption multicouche, c'est - à - dire la fin de l'adsorption monocouche et le début de l'adsorption multicouche. Les isothermes d'adsorption de type III sont généralement associés à une interaction adsorbant - adsorbate plus faible et à une interaction adsorbate - adsorbate plus forte, dans ce cas, l'effet de synergie conduit à la formation d'adsorption multicouche avant qu'une seule couche d'adsorption homogène ne soit terminée, ce qui entraîne une augmentation rapide de la capacité d'adsorption avec le processus d'adsorption, et l'interaction adsorbate - adsorbate joue un rôle important dans le processus d'adsorption. L'adsorption de vapeur d'eau sur une surface non poreuse est un example d'isotherme d'adsorption de type III. La caractéristique distinctive de l'isotherme d'adsorption de type Ⅳ est la présence de lignes de retour hystérétiques, qui ont beaucoup à voir avec l'apparition de l'agglomération capillaire, et le maintien d'une capacité d'adsorption constante sur des plages de pression partielle plus élevées et plus larges, dont la partie initiale est similaire à celle de l'isotherme d'adsorption de type II, ce qui correspond à une Adsorption monocouche à multicouche sur les parois des mésopores. Certains charbons mésoporeux ou microporeux présentant une eau de type V dans peu d'adsorbants Les isothermes d'adsorption, comme les isothermes d'adsorption de type III, l'interaction adsorbant - adsorbant est très faible par rapport à l'interaction adsorbant - adsorbant, ce qui inclut bien sûr le cas où les molécules d'eau forment des liaisons hydrogène. Les isothermes d'adsorption de type Ⅵ sont comparables, mais d'une importance théorique particulière, qui représentent une Adsorption multicouche se formant progressivement sur une surface non poreuse homogène telle que du charbon graphité, chaque hauteur de marche fournissant la capacité d'adsorption des différentes couches d'adsorption. 
Figures 1 à 11 IUPAC classification de adsorption isothermes Figure L - 11 types d'isothermes d'adsorption selon l'Union de Chimie théorique et appliquée pure (IUPAC) L'isotherme d'adsorption est la superposition d'adsorption par différents pores en proportion de leur surface totale ou de leur capacité poreuse, et pour les pores de type fente, son isotherme d'adsorption n (p) peut être exprimée par la formule suivante [56 - 60]: Parmi lesquels N (p) est le nombre de moles adsorbées à une pression relative de P; Hmin et hmax sont les pores de zui petit et zui grand dans l'adsorbant; ρ (P, h) est la densité molaire de n à une pression relative de P pour un diamètre de pore de H; F (h) est une fonction de la porosité de la largeur de pore H correspondante, caractérisant la distribution des pores de l'adsorbant. Evans [58] et ses collègues ont utilisé une approche approximative de la thermodynamique statistique pour les propriétés des liquides adsorbés dans les pores, la théorie de la fonction de densité de champ moyenne (Mean - FIELD). Densité Fonctionnel Theory) a fait des recherches. La théorie de la fonction de densité de champ moyenne est une théorie approximative qui divise les interactions entre les molécules liquides en phase liquide moyenne en répulsion à courte portée et gravitation à distance. L'effet des interactions à distance sur les propriétés des liquides peut être traité par approximation théorique de la fonction de densité de champ moyenne; L'effet de répulsion à courte portée est alors modélisé par un arrangement équivalent de boules dures. La prédiction de la phase d'équilibre d'adsorption à l'intérieur des pores plus grands par la théorie de la fonction de densité moyenne de champ est équivalente au modèle d'adsorption proposé selon la méthode d'analyse thermodynamique, tandis que la description des molécules adsorbées à l'intérieur des pores plus petits est plus proche de la réalité, permettant notamment de prédire l'épaisseur de la couche adsorbée sur les parois des pores et de montrer une modification de l'agglomération capillaire au remplissage des pores à la taille critique des pores. Les interactions intermoléculaires sont calculées à l'aide de l'équation d'énergie potentielle de Lennard - Jones décrite précédemment. En 1989, Seaton [56] et al. ont utilisé la théorie de la fonction de densité pour déterminer la distribution des tailles de pores des adsorbants charbonneux dans la gamme des micropores aux mésopores. Avec Après Oliver et Conklin [571] (micromeritics) INS. Corp.) propose des méthodes de calcul plus génériques, ils utilisent une approximation de densité non locale ou uniforme (Nonlocal) ou lissé densité Approximation) par un traitement de régularisation, encore élargi à la gamme des macropores (0,4 nm à 400 nm). La caractérisation de la distribution des pores des adsorbants à base de charbon par des auteurs de la méthode DFT [55] et des chercheurs étrangers [59 - 62] a montré que la DFT est un algorithme plus simple basé sur des isothermes d'adsorption à haute résolution et qu'une seule méthode permet de caractériser toute la gamme de pores (microporeux à macroporeux) des solides poreux. De plus, les simulations moléculaires courantes sont la méthode de Monte - Carlo [63 - 65], qui est similaire à la méthode DFT décrite ci - dessus et qui n'est pas précisée ici. En résumé, de la recherche actuelle sur les adsorbants au charbon et des articles publiés dans des publications connexes, la simulation moléculaire de l'adsorption sur les adsorbants au charbon et la distribution des tailles de pores sont des points chauds de la recherche actuelle. |