表面吸附作用

一 什么是表面吸附作用

固体表面有吸附水中溶解及胶体物质的能力，比表面积很大的活性炭等具有很高的吸附能力，可用作吸附剂。吸附可分为物理吸附和化学吸附。如果吸附剂与被吸附物质之间是通过分子间引力(即范德华力)而产生吸附，称为物理吸附；如果吸附剂与被吸附物质之间产生化学作用，生成化学键引起吸附，称为化学吸附。离子交换实际上也是一种吸附。

物理吸附和化学吸附并非不相容的，而且随着条件的变化可以相伴发生，但在一个系统中，可能某一种吸附是主要的。

二 吸附与吸收的区别

在固体表面上的分子力处于不平衡或不饱和状态，由于这种不饱和的结果，固体会把与其接触的气体或液体溶质吸引到自己的表面上，从而使其残余力得到平衡。这种在固体表面进行物质浓缩的现象，称为吸附。

吸收的特点是物质不仅保持在表面，而且通过表面分散到整个相。吸附则不同，物质仅在吸附表面上浓缩集成一层吸附层(或称吸附膜)，并不深入到吸附剂内部。由于吸附是一种固体表面现象，只有那些具有较大内表面的固体才具有较强的吸附能力。

吸附过程是非均相过程，一相为流体混合物，一相为固体吸附剂。气体分子从气相吸附到固体表面，其分子的自由能会降低，与未被吸附前相比，其分子的熵也是降低的。据热力学定律：ΔG＝ΔH-TΔS

其中ΔG、ΔS均为负值，则ΔH也肯定是负值。因此，吸附过程必然是一个放热过程，所放出的热，称为该物质在此固体表面上的吸附热。

由于吸附的作用力不同，可把吸附分为物理吸附与化学吸附:

（一）物理吸附

产生物理吸附的力是分子间引力，或称范德力。固体吸附剂与气体分子之产普遍存在着分子间引力，当固体和气体的分子引力大于气体分子之间的引力时，即使气体的压力低于与操作温度相对应的饱和蒸气压，气体分子也会冷凝在固体表面上。这种吸附的速度极快。

物理吸附不发生化学反应，是靠分子引力产生的，当吸附物质的分压升高时，可以产生多分子层吸附。

（二）化学吸附

化学吸附亦称活性吸附。它是由于固体表面与吸附气体分子化学键力所造成的，是固体与吸附质之间化学作用的结果，有时它并不生成平常含义的可鉴别的化合物。化学吸附的作用力大大超过物理吸附的范德华力。

常用工业吸附剂----目前工业上常用的吸附剂主要有活性炭、活性炭纤维、活性氧化铝、硅胶和分子筛。