為了利用模型模擬實(shí)際的吸附過(guò)程，以BET等溫式為基礎(chǔ)，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)方法，在多層吸附過(guò)程中滿足相鄰兩層間的化學(xué)勢(shì)相等、氣相中的吸附勢(shì)與吸附相中第nl層的化學(xué)勢(shì)相等及相變平衡時(shí)氣-液兩相化學(xué)勢(shì)相等的條件，建立了吸附等溫線理論模型。利用吸附儀對(duì)含PdO的吸氣劑在77K下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，再結(jié)合BET二常數(shù)公式和理論模型，獲得單分子層飽和吸附量、吸附常數(shù)和吸附層數(shù)。在此基礎(chǔ)上，選取基松勢(shì)能函數(shù)表示氣體分子之間的相互作用，求解模型，并將結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。相對(duì)壓力小于0.05時(shí)，理論計(jì)算值低于實(shí)驗(yàn)值;相對(duì)壓力為0.05~0.9的范圍內(nèi)，理論模型與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合得較好;相對(duì)壓力大于0.9后，理論計(jì)算值高于實(shí)驗(yàn)值。對(duì)比結(jié)果表明含PdO的吸氣劑在77K下的吸附屬于物理吸附。

　　高真空多層絕熱低溫容器被廣泛應(yīng)用于能源、科技和國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域。它能否安全運(yùn)行，關(guān)鍵在于其是否能維持較好的絕熱性能。良好的夾層真空度是保證低溫容器具有優(yōu)良絕熱性能的前提。在低溫容器真空夾層內(nèi)放置含PdO的吸氣劑來(lái)保持容器的真空度，這已被證實(shí)是一種行之有效的方法。通過(guò)前期的研究可以知道，吸氣劑與氫氣之間既存在吸附也存在化學(xué)反應(yīng)。由于吸氣劑的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)于理解它的吸附機(jī)理具有十分重要的意義，因此前期還研究了吸氣劑PdO粉末的微觀結(jié)構(gòu)，并探討了Ag2O的添加對(duì)吸氣劑吸附量以及微觀結(jié)構(gòu)的影響。但是這些研究普遍以實(shí)驗(yàn)研究為主，缺少理論模型對(duì)實(shí)際吸附過(guò)程的模擬。另外，由于吸附過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，具有復(fù)雜性和瞬變性等特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)研究既耗時(shí)又不經(jīng)濟(jì)，而且微孔中的一些參數(shù)也很難直接測(cè)到。因此，建立吸附等溫線理論模型以模擬實(shí)際過(guò)程，是研究吸附過(guò)程的有效和必要手段。

　　本文以BET(Brunauer-Emmet-tTeller)等溫式為基礎(chǔ)，再利用統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)方法，建立吸氣劑吸附等溫線的理論模型，并利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)該模型進(jìn)行驗(yàn)證和分析，借此評(píng)價(jià)它的準(zhǔn)確性和適用范圍，進(jìn)而從理論上獲得吸氣劑的吸附機(jī)理。

1、實(shí)驗(yàn)

　　含PdO的吸氣劑由上海錦中分子篩有限公司提供，1#吸氣劑是由100%PdO組成，質(zhì)量為0.7261g，2#吸氣劑是由78%PdO和22%Ag2O組成，質(zhì)量為0.9681g。隨著Ag2O的加入，吸氣劑的單位價(jià)格降低。

　　吸附實(shí)驗(yàn)采用美國(guó)Micromeritics公司生產(chǎn)的ASAP2010型物理吸附儀。實(shí)驗(yàn)前，吸氣劑平鋪放入直徑為10mm的樣品管中，先在373K下脫氣處理8h，目的是為了消除吸氣劑在放置過(guò)程中可能會(huì)從大氣中吸收的雜質(zhì)。脫氣處理后開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在77K下進(jìn)行高純N2吸附研究，在吸附過(guò)程中逐步增大吸附氣體的壓力，直至吸附氣體的飽和蒸汽壓，即可獲得77K下的吸附等溫線。具體的儀器介紹、實(shí)驗(yàn)原理及數(shù)據(jù)分析見(jiàn)參考文獻(xiàn)。

2、吸附等溫線理論模型

　　理論模型的建立以BET等溫式為基礎(chǔ)，BET等溫式為多分子層吸附理論，適用于相對(duì)壓力在0.05~0.35之間的物理吸附。再應(yīng)用統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)研究吸附現(xiàn)象，把一個(gè)吸附體系看作由吸附質(zhì)(氣體)分子組成的氣相和被吸附在吸氣劑(固體)表面上的吸附質(zhì)分子組成的吸附相的二相體系。

　　2.1、吸附相化學(xué)勢(shì)

　　設(shè)吸氣劑表面均勻，N0和N分別為吸氣劑表面的吸附中心數(shù)和總的吸附分子數(shù)。吸附層為有限nl層，每層吸附的分子數(shù)為N1、N2、，Nnl。吸附達(dá)動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，總吸附數(shù)N為

　　BET理論認(rèn)為，多分子層吸附如同氣體凝聚一樣。實(shí)驗(yàn)表明，第二層及其以上各層的吸附熱相等，且接近于被吸附氣體的液化熱，因此，除第一層外，可假定每個(gè)吸附分子的配分函數(shù)都相等，且等于吸附質(zhì)處在液態(tài)時(shí)的配分函數(shù)ql(T)。

4、結(jié)論

　　以BET等溫式為基礎(chǔ)，并假定分子間以Keesom勢(shì)相互作用，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)研究實(shí)際氣體吸附，在滿足相鄰兩層間的化學(xué)勢(shì)相等、氣相中的吸附勢(shì)與吸附相中第nl層的化學(xué)勢(shì)相等及相變平衡時(shí)氣-液兩相的化學(xué)勢(shì)相等的條件下，建立吸氣劑吸附等溫線的理論模型。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論分析獲得模型中的參數(shù)值，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論模型進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明:相對(duì)壓力小于0.05時(shí)，理論計(jì)算值低于實(shí)驗(yàn)值;相對(duì)壓力為0.05~0.9的范圍內(nèi)，理論模型與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合的較好;相對(duì)壓力大于0.9后，理論計(jì)算值高于實(shí)驗(yàn)值。對(duì)比結(jié)果表明吸氣劑在77K下的吸附屬于物理吸附。