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1、目录1.吸附概述11.1吸附概念11.2.1吸附作用产生的原因21.2.2物理吸附与化学吸附21.2.3吸附平衡31.2.4吸附量31.2.5吸附热31.2.6竞争吸附42.吸附剂42.1吸附剂的性能要求42.2吸附剂种类52.2.1常用吸附剂52.2.2改性吸附剂72.2.2生物吸附剂92.3吸附剂的再生93.影响吸附的因素113.1影响气体吸附的因素113.2溶液中的吸附影响因素114.吸附动力学原理124.1扩散124.2穿透曲线与传质区135.吸附等温线及其分类156.吸附的操作方式17吸附1.吸附概述1.1吸附
2、概念吸附(adsorption)是指在固相—气相、固相—液相、固相—固相、液相—气相、液相—液相等体系中，各种气体、蒸气以及溶液里的溶质被吸着在固体或液体物质表面上的现象。几乎所有的吸附现象都是界面浓度高于本体相（正吸附：positiveadsorption），但也有些电解质水溶液，液相表面的电解质浓度低于本体相（负吸附：negativeadsorption）。被吸附的物质称为吸附质，具有吸附作用的物质称为吸附剂，大多数吸附剂为固相。1.2吸附原理及有关定义1.2.1吸附作用产生的原因吸附剂之所以具有吸附能力,是因为其表
3、面具有过剩的能量——称作“表面自由能”(又称“表面自由力场或表面引力场”)。物体表面层分子的性质与内部分子的性质有所不同。在图1中,以xy为液—气分界面,A为液体内部某一分子,B为表面层上的某一分子。可以看出A受到周围分子的吸引,并且在各个方向上受力相等,合力为零。而B分子则不然,它一方面液体内部分子的吸引;另一方面,又受到液体外部气体分子的吸引。由于气体密度比液体密度小得多,它对B分子的引力可略去不计,因此可认为表面层分子只受到液体内部分子的引力,其合力方向垂直液面而指向液体内部,从而使液体有尽量缩小表面积和降低位能的
4、趋势。这一趋势之所以不能一直发展下去,是因为液体表面存在一种对抗其表面积缩小的作用力,这就是“表面张力”。表面张力的存在,使表面层分子比内部分子具有更多能量,这部分多余的能量就叫做“表面自由能”。事实上,不仅液—气界面上有表面张力,任何能形成界面的体系(如固—气界面、固———液界面)都存在性质相同的“界面张力”。表面张力的减小是吸附作用发生的热力学原因。1.2.2物理吸附与化学吸附按照吸附剂表面与吸附质分子间作用力的不同,吸附可分为物理吸附及化学吸附两种。伴有吸附质与吸附剂间发生化学作用的吸附过程，称为化学吸附；相反，不
5、发生化学作用的称为物理吸附。物理吸附，吸附剂和吸附质之间通过分子间力(也称“范德华”力)相互吸引，形成吸附现象，在吸附过程中物质不改变原来的性质，吸附能较小。吸附质分子和吸附剂表面分子之间的吸引机理，与气体的液化和蒸汽的冷凝时的机理类似。物理吸附的特点是：①通常是放热过程，但放热不大，大约20KJ·mol-1。②物理吸附只取决于气体的物理性质及固体吸附剂的性质，不像化学吸附那样具有较强的选择性。③物理吸附的吸附速率很快，因而吸附速率受温度影响很小，有时即使在低温条件下，吸附速度也是相当快的。④在低压下物理吸附可能的吸附层
6、一般是单分子层，随着气压增大，吸附层可以变为多层。⑤物理吸附通常是可逆过程，被吸附的物质很容易再脱离，如用活性炭吸附气体，只要升高温度，就可以使被吸附的气体逐出活性炭表面。化学吸附，被吸附的分子和吸附剂表面的原子发生化学作用，在吸附质和吸附剂之间发生了电子转移、原子重排或化学键的破坏与生成等现象。在吸附过程中物质发生了化学变化，不再是原来的物质了，一般催化剂都是以这种吸附方式起作用的。化学吸附所放出的能量比物理吸附大得多，其数量相当于化学反应热。化学吸附热量一般为-13-83.74~418.68KJ。化学吸附的特点是：①
7、化学吸附的吸附热比物理吸附过程大，与化学反应热接近。②化学吸附有很强的选择性，仅能吸附参与化学反应的某些气体。③化学吸附速度受温度影响很大，随温度的升高而显著变快。④化学吸附是单分子层或单原子层吸附。⑤化学吸附一般是不可逆的，吸附比较稳定，被吸附气体不易脱附。吸附过程往往既有物理吸附也有化学吸附。对同一吸附剂在较低温度下，吸附某一种气体组分可能进行物理吸附，而在较高温度下，所进行的吸附都是化学吸附，但大多情况下都是几种吸附作用的综合结果。1.2.3吸附平衡在等温吸附过程中，当两相在一定温度下充分接触，最后达到吸附质分子到
8、达吸附表面的数量和吸附剂表面释放吸附质的数量相等，即达到吸附平衡。1.2.4吸附量吸附剂的吸附量是评价和选择吸附剂的重要的基本参数。吸附量分静吸附量(平衡吸附量)与动吸附量两种。静吸附量是指在一定温度下，达到吸附平衡时，单位吸附剂对吸附质的吸附达到饱和吸附量时为吸附剂的最大吸附量，也称静活性。动吸附量则是吸附过程还未
