根據(jù)活性炭與吸附質(zhì)之間相互作用力的不同,吸附可以分為物理吸附和化學(xué)吸附。
從機(jī)理上講,物理吸附是由范德華力即分子間作用力所引起的吸附,活性炭吸附劑與氣體或者液體吸附質(zhì)普遍存在著分子間引力,這種吸附的速度較快。物理吸附不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),是由分子引作用力產(chǎn)生,當(dāng)吸附質(zhì)的分壓升高時(shí),可以產(chǎn)生多分子層吸附,所以加壓吸附將會(huì)增加吸附容量,而真空則有利于吸附氣體的脫附。
化學(xué)吸附是伴隨著電荷移動(dòng)相互作用或者生成化學(xué)鍵力的吸附。化學(xué)吸附的作用力大大超過物理吸附的范德華力。在物理吸附中,吸附質(zhì)與吸附媒體表面層不發(fā)生電子軌道的重疊;相反地,電子軌道的重疊對(duì)于化學(xué)吸附起著至關(guān)重要的作用。也就是說,在物理吸附中,基本上是通過吸附質(zhì)與吸附媒介表面原子間的微弱相互作用而發(fā)生的;而化學(xué)吸附則源自吸附質(zhì)的分子軌道與吸附媒介表面的電子軌道的特異的相互作用。所以,物理吸附中往往發(fā)生多分子層吸附;化學(xué)吸附則是單分子層。而且,化學(xué)吸附伴隨著分子結(jié)合狀態(tài)的變化,吸附導(dǎo)致振動(dòng)、電子狀態(tài)發(fā)生顯著的變化。通過傅里葉變換紅外光譜可以觀察到吸附質(zhì)在吸附前后發(fā)生了明顯的變化,而物理吸附則沒有這種變化。
物理吸附與化學(xué)吸附的區(qū)別如表1-9所示。
表1-9物理吸附和化學(xué)吸附的區(qū)別
項(xiàng)目 | 物理吸附 | 化學(xué)吸附 |
吸附質(zhì) | 無選擇性 | 有選擇性 |
生成特異的化學(xué)鍵 | 無 | 有 |
固體表面的物化性質(zhì) | 可以忽略 | 顯著 |
溫度 | 低溫下吸附量大 | 在比較高的溫度下進(jìn)行 |
吸附熱 | 小,相當(dāng)于冷凝熱 | 大,相當(dāng)于反應(yīng)熱 |
吸附量 | 單分子層吸附量以上 | 單分子層吸附量以下 |
吸附速度 | 快 | 慢 |
可逆性 | 有可逆性 | 有不可逆的場(chǎng)合 |
對(duì)于吸附現(xiàn)象的評(píng)價(jià),物理吸附不是由于吸附質(zhì)與吸附媒介表面體系相應(yīng)的特異性作用而引起的,所以可以進(jìn)行一般評(píng)價(jià);而化學(xué)吸附則是源于特性作用,難以進(jìn)行一般評(píng)價(jià),需要進(jìn)行與各個(gè)吸附體系相應(yīng)的評(píng)價(jià)。
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