表面吸附 编辑

溶质在溶液表面层的浓度和溶液内部不同,在溶液表面发生的吸附现象
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表面吸附指的是溶质溶液表面层的浓度和溶液内部不同,在溶液表面发生的吸附现象。表面吸附作用指的是在固体表面有吸附溶解及胶体物质的能比表面积很大的活性具有很高的吸附能力,可用作吸附剂。

基本信息

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中文名:表面吸附

外文名:surfaceadsorption

定义:在固-液,固-气和液-气界面上发生的吸附作用。

应用学科:海洋科技(一级学科)海洋科学(二级学科)海洋化学(三级学科)

表面吸附作用

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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。

分类

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如果溶质在表面层的浓度大于它在溶液本体(内部)的浓度,即为正吸附,反之,则为负吸附。如果溶质能够降低表面张力,它在表面上发生正吸附;若溶质可以增加表面张力,它就会在表面上发生负吸附。

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。

类型

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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。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。

(一)物理吸附

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间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----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。