活性炭的吸附原理

　　根据固体表面吸附力的不同，活性炭的吸附可分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附等三种类型。

　　1．物理吸附：吸附剂和吸附质通过分子力产生的吸附称为物理吸附。这是最常见的一种吸附现象。物理吸附主要是因分子间作用力范德瓦尔斯力的作用，这种引力是由分子或原子中电子的瞬间不对称偶极(激发偶极)产生的。发生在该吸附过程中被吸附分子和吸附剂表面组成都不会改变。物理吸附热较小，一般为20．9~41．9kJ／mol(5～10kal／m01)，因此在低温条件下可进行吸附。物理吸附通常进行得很快，并且是可逆的，在吸附的同时被吸附的分子由于热运动还会开固体表面，称为解吸。物理吸附时，一种吸附剂可以吸附多种物质，但由于吸附质性质的不同，吸附的量也有所差别。这种吸附现象与吸附剂的表面积、细孔分布有密切的关系。

　　2．化学吸附：吸附剂和吸附质之间靠化学键的作用，发生化学反应，使它们牢固的联系在一起。化学吸附时吸附分子和吸附剂表面间有某种化学作用，即它们之间有电子的交换、转移或共有，从而导致原子的重排、化学键的形成或破坏。化学吸附一般发生在像边缘不饱和碳原子等活性位上，于是存在固定的吸附位，而且被吸附分子不能沿表面移动。化学吸附的吸附热较大，在42--420 kJ／tool范围内。化学吸附是一种选择性吸附，即一种吸附剂只对某种或特定几种物质有吸附作用。由于化学吸附是靠吸附剂和吸附质之间的化学键力进行的，所以化学吸附仅能形成单分子层，吸附是比较稳定的，不易解吸，并常伴有化学变化的产物析出。化学吸附速度与化学反应速度类似，需要活化能的化学吸附常需在较高温度下才能以较快的速度进行。吸附剂的表面化学性质和吸附质的化学性质对化学吸附有直接的影响。物理吸附与化学吸附的一般特点和主要区别总结在表2.1中。在微孔固体上物理吸附有时因扩散速度慢而使吸附速度很慢。在实际的吸附过程中，两类吸附有时会交替进行。如先发生单层的化学吸附，而后在化学吸附层上再进行物理吸附。

　　3．交换吸附：一种物质的离子由于静电引力集聚在吸附剂表面上的带电点上。在吸附过程中，吸附一个吸附质的离子，吸附剂同时要放出一个等量的离子，即离子交换。离子电荷是交换吸附的决定因素。物理吸附仅仅是一种物理作用，没有电子转移和没有化学键的生成与破坏，也没有原子重排等，只靠较弱的分子间范德华力结合，主要发生在低温状态下，因此吸附 稳定性不高，容易吸附、解吸且易达到平衡；化学吸附相当于吸附剂表面分子与吸附质分子发生了化学反应，这类吸附相对较稳定，不易达到平衡和解吸；交换吸附是吸附质的离子由于静电引力作用聚集在吸附剂表面的带电点上，并置换出原先固定在这些带电点上的其他离子。许多物质在固体表面上往往同时发生物理吸附和化学吸附，还有一些体系在低温时发生物理吸附而在高温时发生化学吸附，因此实际上的吸附较为复杂。以上三种吸附往往是同时存在。在用吸附法进行水处理时，利用它们的综合作用达到去除污染物的目的。