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什么叫吸附(物理吸附和化学吸附的区别)

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什么叫吸附


什么叫吸附,吸附有哪些类型,有何区别,各有何用途?

  广义来说,分子,原子或者离子等在物质界面附近的富集都可以叫做吸附(严格区分的话,包括吸附和吸收等)。吸附可以分为物理吸附和化学吸附,两者最主要的区别是有没有形成化学键(严格的鉴定比较麻烦,有兴趣的同学请请自行查阅相关资料)。物理吸附提供了测定催化剂表面积、平均孔径及孔径分布的方法(一般而言指N2吸脱附实验);化学吸附是多相催化过程的重要组成部分,常用于催化机理研究,特定催化剂组分表面积测定(比如通过CO吸附测定Pt的表面积等)。

物理吸附和化学吸附的区别

吸附是一种固体表面现象。由于固体表面分子所处的位置不同,则固体分子之间的力不可能处于平衡。因此,固体吸附剂表面具有一种吸引力,吸引笤接触它的气体分子,称之谓吸附作用。根据气体在固体吸附剂上吸附力的大小,可分为物理吸附与化学吸附,两者是完全不同的。

吸附种类与作用力种类有关。

所谓吸附(adsorption)是利用吸附剂(adsorbent)的吸附容量将溶液中之吸附质(adsorbate)结合于吸附剂表面的现象。吸附作用可以区分为「物理性吸附,physical adsorption」及「化学性吸附,chemical adsorption」,物理性吸附其吸附能小于 10Kcal/mole,主要的亲和作用力为「范德华力,Van der Waals force」,当溶液中溶质与吸附剂间的吸引力大于溶质与溶剂间之吸引力时,溶质即被吸附于吸附剂上,为一种「可逆反应」。化学性吸附的吸附能大于 10Kcal/mole,其亲和作用力是利用吸附质与吸附剂之活性位置间所形成的「化学键结」,是一种「不可逆现象」,化学性吸附较少被用在环境工程上

在物理吸附中,发生吸附的固体材料我们称之为吸附剂,被吸附的气体分子为吸附质,处于流动相中的与吸附质组成相同的物质称为吸附物质。

1.物理吸附

物理吸附是指固体吸附剂表面分子和被吸附组分的分子之间依靠分子间力相互吸引的结果。其主要特征是固体表面与被吸附组分之间不发生化学反应,对吸附的气体无选择性,可以吸附任意一种气体,吸附热低,与气体的冷凝热相近。因此物理吸附又可以看成被吸附的气体组分在固体吸附剂表面上的凝聚。物理吸附量随温度的升高而迅速减少,且与固体吸附剂表面积大小成比例,所以物理吸附只宵在低温下才比较显著。

物理吸附过程是可逆的,当改变吸附条件时,吸附平衡发生变化。如降低被吸附气体组分的分压,或是升高系统温度,被吸附的气体组分就很容易地从固体表面上脱附。工业上的吸附操作正是依靠这种可逆性对吸附剂进行再生的。

2.化学吸附

化学吸附又称为活性吸附,它是指固体吸附剂表面分子和被吸附组分之间发生化学反应的结果。化学吸附的主要特征是它的吸附热大,和一般化学反应热相当>化学吸附常常是不可逆的,吸附后被吸附组分往往发生了化学变化。由于被吸附组分的分子所需要的反应活化能比自由分子的反应活化能为低,因而反应速度比较快。

化学吸附速度随着温度的增加而增大。故宜在较高温度下进行吸附操作。化学吸附有较高的选择性。只能吸附某些参与化学反应的气体组分。

知识扩充

  吸收法和吸附法有什么区别?各自都有什么特点?
  
  
  不论是吸附法还是吸收法都对处理VOC废气有很大的作用,很多人总是分不清吸附法和吸收法的区别,下面就为大家介绍一下这两种处理方法的异同点和各自特点。
  
  吸收法与吸附法的区别
  
  吸附法与吸收法的区别在于过程中,吸收法会一种物质将另一种物质吸进体内与其融和或化合,吸附法不会。
  
  吸收:物质吸取其他实物或能量的过程。气体被液体或固体吸取,或液体被固体所吸取。在吸收过程中,一种物质将另一种物质吸进体内与其融和或化合。
  
  吸附:当流体与多孔固体接触时,流体中某一组分或多个组分在固体表面处产生积蓄,此现象称为吸附。吸附也指物质(主要是固体物质)表面吸住周围介质(液体或气体)中的分子或离子现象。但并不会与其融和或化合。
  
  吸收法特点
  
  吸收法是利用液态吸收剂处理气体混合物以除去其中某一种或几种气体的过程,一般采用物理吸附。在这过程中会发生某些气体在溶液中溶解的物理作用,这是物理吸收。也有气液中化学物质之间发生化学反应,这是化学吸收。吸收作用常用于气体污染物的处理与回收
  
  吸收法优点是:
  
  可用于废气浓度高的场合(大于50g/m3);
  
  吸收剂容易获得;
  
  能适应废气流量、浓度的波动
  
  能吸收可聚合的有机化合物;
  
  不易着火,不需特殊的安全措施;
  
  如已有废水处理装置,则用水作为吸收剂更为方便。
  
  吸收法的缺点是:投资费用一般较大,而用于吸收剂循环运转的操作费用也较高。此外,如果废气中的有机物非单一组分,则难以再生利用或必须添加许多分离设备;还可能产生废水而造成二次污染。如用吸收法来回收溶剂,则可得到一些补偿,但必须增加相应的回收装置的投资。
  
  吸附法特点
  
  吸附法是对溶解态污染物的物理化学分离技术。废水处理中的吸附处理法,主要是指利用固体吸附剂的物理吸附和化学吸附性能,去除废水中多种污染物的过程,处理对象为剧毒物质和生物难降解污染物。吸附法可分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附三种类型。
  
  吸附法优点:
  
  效率高
  
  能耗低
  
  操作简单
  
  可回收,不会造成二次污染
  
  缺点:由于吸附剂的吸附容量是有限,且再生能力弱,一定量吸附剂所吸附的气体量有一定限度,经过一定时间吸附达到饱和时,需要更换吸附剂。

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