[科普中国]-吸附质

吸附原理

在一定的条件下，当气体或液体与多孔的固体吸附剂接触时，使气相或液相中的吸附质碰撞到固体表面后，吸附质被吸附剂吸附。在吸附的同时，被吸附的吸附质以分子热运动的形式和外界气态分子碰撞，有一部分又离开固体表面返回到气相中，但吸附刚开始时被吸附的吸附质分子数大大超过离开表面的分子数。随着吸附的进行，吸附于固体表面的分子数量不断增加，吸附表面逐渐被吸附分子覆盖，吸附剂表面冉吸附的能力下降．最终失去吸附能力：在吸附过程中，既有吸附质被吸附到吸附剂表面的过程(吸附)，又有已被吸附到吸附剂表面吸附质又脱离表面的过程(解吸)。随着吸附质在吸附剂表面数量的增加，解吸速度也逐渐加快，经过足够时间，吸附质在两相中的含量不再改变。此时吸附速度和解吸速度相当，即达到吸附平衡：在达平衡时吸附量的大小，与吸附剂的性能比表面积、孔结构、粒度、化学成分等有关，也即吸附质的物化性能、压力(或浓度)、吸附温度等因素有关。2

吸附剂和吸附质的性质吸附剂和吸附质的品种很多，吸附行为也很复杂，下面仅介绍一些基本规律。

①遵循相似相吸的规则，即极性吸附剂易于吸附极性吸附质，非极性吸附剂易于吸附非极性吸附质。如活性炭、炭黑是非极性吸附剂，故其对烃类和各种有机蒸气的吸附能力较强。但炭黑的表面含氧量增加时，其对水蒸气吸附量将增大。又如硅胶、硅铝催化剂、Al2O3等是极性吸附剂，易于吸附极性的水、氨、乙醇等吸附质。

②无论是极性还是非极性吸附剂，一般吸附质分子的结构越复杂，沸点越高，被吸附的能力越强。这是因为分子结构越复杂，范德瓦尔斯引力越大；沸点越高，气体越易凝结，这些都有利于吸附。

③酸性吸附剂易吸附碱性吸附质，反之碱性吸附剂易吸附酸性吸附剂。如硅铝催化剂、分子筛、酸性白土等均为酸性吸附剂或固体酸催化剂。故它们易吸附碱性气体，如NH3、水蒸气和芳烃蒸气等。碱性吸附剂或催化剂如Pt/Al2O3。易吸附酸性吸附质H2S或AsH3而中毒。这也可能是因为这些气体分子中有孤对电子，它们极易与Pt原子的空轨道形成配键。这是一种很强的化学吸附，故使催化剂中毒。3