表面吸附作用

表面吸附作用指的是在固體表面有吸附水中溶解及膠體物質的能力,比表面積很大的活性炭等具有很高的吸附能力,可用作吸附劑。吸附可分為物理吸附和化學吸附。如果吸附劑與被吸附物質之間是通過分子間引力(即范德華力)而產生吸附,稱為物理吸附;如果吸附劑與被吸附物質之間產生化學作用,生成化學鍵引起吸附,稱為化學吸附。離子交換實際上也是一種吸附。物理吸附和化學吸附並非不相容的,而且隨著條件的變化可以相伴發生,但在一個系統中,可能某一種吸附是主要的。

定義

吸附與吸收的區別

在固體表面上的分子力處於不平衡或不飽和狀態,由於這種不飽和的結果,固體會把與其接觸的氣體或液體溶質吸引到自己的表面上,從而使其殘餘力得到平衡。這種在固體表面進行物質 濃縮的現象,稱為吸附。

吸收的特點是物質不僅保持在表面,而且通過表面分散到整個相。吸附則不同,物質僅在吸附表面上濃縮集成一層吸附層(或稱吸附膜),並不深入到吸附劑內部。由於吸附是一種固體表面現象,只有那些具有較大內表面的固體才具有較強的吸附能力。

吸附過程是非均相過程,一相為流體 混合物,一相為固體 吸附劑。氣體分子從氣相吸附到固體表面,其分子的自由能會降低,與未被吸附前相比,其分子的熵也是降低的。據熱力學定律:ΔG=ΔH-TΔS

其中ΔG、ΔS均為負值,則ΔH也肯定是負值。因此,吸附過程必然是一個放熱過程,所放出的熱,稱為該物質在此固體表面上的吸附熱。

類型

由於吸附的作用力不同,可把吸附分為物理吸附與化學吸附。物理吸附和化學吸附並非不相容的,而且隨著條件的變化可以相伴發生,但在一個系統中,可能某一種吸附是主要的。

(一)物理吸附

產生 物理吸附的力是分子間引力,或稱范德力。固體吸附劑與氣體分子之間普遍存在著分子間引力,當固體和氣體的分子引力大於氣體分子之間的引力時,即使氣體的壓力低於與操作溫度相對應的飽和蒸氣壓,氣體分子也會冷凝在固體表面上。這種吸附的速度極快。

物理吸附不發生化學反應,是靠分子引力產生的,當吸附物質的分壓升高時,可以產生多分子層吸附。

(二)化學吸附

化學吸附亦稱活性吸附。它是由於固體表面與吸附氣體分子化學鍵力所造成的,是固體與吸附質之間化學作用的結果,有時它並不生成平常含義的可鑑別的化合物。 化學吸附的作用力大大超過物理吸附的范德華力。

常用工業吸附劑----目前工業上常用的吸附劑主要有活性炭、活性炭纖維、活性氧化鋁、矽膠和分子篩。

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