十三、转载:江南大学油脂园地-油脂脱色5:吸附等温线
吸附等温线
达到吸附平衡时,吸附质在固体表面上的浓度称为平衡吸附量,它是吸附量的极限。吸附质的平衡吸附量也称表观吸附量,它被定义为单位质量吸附剂在达到吸附平衡时所吸附的吸附质量。研究和确定在给定条件下的吸附量,对吸附设计、操作和过程控制具有重要意义。
平衡吸附量首先取决于吸附剂的化学组成和物理结构,同时与体系的温度、压力以及吸附质组分的浓度有关。由于待脱色油中吸附质的浓度一般在mg/kg数量级,故可将脱色体系视作稀溶液,其平衡吸附量可认为是温度(T)和油相中吸附质残留(平衡)浓度(c)的函数,即:x /m =F(c,T)
式中,x—被吸附的吸附质量(kg),m—吸附剂的量(kg),C—吸附平衡时,吸附质在油中的残留(平衡)浓度(mg/kg油),T—温度。
在一定温度下,吸附质的平衡吸附量与其浓度的函数关系,称为吸附等温线。此时,吸附量只与平衡浓度有关,即:x /m =F(c)
此为等温吸附方程,反映了平衡吸附量与平衡浓度的关系。
不同吸附体系所得到的吸附等温线有不同形式,其中,Freundlich公式在固体自溶液中吸附应用中最为常用:x/m=kc^(1/n)
式中,k、n是常数,k是吸附剂脱色力的量度,n是吸附特点常数,表明吸附剂的最有效脱色范围,一般n为0.4~4。
从Freundlich式可知,对于一定量的吸附剂,吸附质的残留浓度c越高,则其被吸附的量x就越大。因此,在浅色油中已经与色素达到平衡的吸附剂,在深色油中仍然有一定脱色能力,可继续在深色油中吸附浓度高的色素组分,达到新的平衡,这样,逆流操作可预期得到更好的脱色效果。
由Freundlich式还可看出,一定量的吸附剂分批添入油中,较一次全量投入油中的脱色效果为好。
对公式(3)两边取对数,可得:
lg(x/m) =lgk+nlgc (4)
通过吸附实验,测得一系列x/m、c等值,并以lg(x/m) 对lgc作图,得到直线。
固体自稀溶液中的吸附受到许多因素的影响,尤其是溶剂的存在,使得其吸附行为比固体对气体的吸附复杂得多,故在理论上进行定量处理还较为困难,但人们总结出许多有用的规律,对处理实际吸附操作具有一定指导意义:
(1)特劳贝规则—稀溶液中,使固液界面自由能降低多的吸附质被吸附的量大。
(2)吸附剂~吸附质~溶剂三者的相对极性对稀溶液吸附有重要影响,一般,极性吸附剂容易吸附极性强的吸附质,反之也然。
(3)吸附与溶解是相反的过程,故溶解度越小的吸附质越容易被吸附。
(4)吸附一般是放热过程,故温度升高对吸附不利,物理吸附尤其如此,化学吸附则有另外。
图片 稿件来源:食用油营养与安全科技创新团队
图片 编辑:徐 宇 硕士研究生
图片 校稿:金 俊 副研究员