活性炭的吸附原理

　　根據固體表面吸附力的不同，活性炭的吸附可分為物理吸附、化學吸附和離子交換吸附等三種類型。

　　1．物理吸附：吸附劑和吸附質通過分子力產生的吸附稱為物理吸附。這是最常見的一種吸附現象。物理吸附主要是因分子間作用力范德瓦爾斯力的作用，這種引力是由分子或原子中電子的瞬間不對稱偶極(激發偶極)產生的。發生在該吸附過程中被吸附分子和吸附劑表面組成都不會改變。物理吸附熱較小，一般為20．9~41．9kJ／mol(5～10kal／m01)，因此在低溫條件下可進行吸附。物理吸附通常進行得很快，并且是可逆的，在吸附的同時被吸附的分子由于熱運動還會開固體表面，稱為解吸。物理吸附時，一種吸附劑可以吸附多種物質，但由于吸附質性質的不同，吸附的量也有所差別。這種吸附現象與吸附劑的表面積、細孔分布有密切的關系。

　　2．化學吸附：吸附劑和吸附質之間靠化學鍵的作用，發生化學反應，使它們牢固的聯系在一起。化學吸附時吸附分子和吸附劑表面間有某種化學作用，即它們之間有電子的交換、轉移或共有，從而導致原子的重排、化學鍵的形成或破壞。化學吸附一般發生在像邊緣不飽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動。化學吸附的吸附熱較大，在42--420 kJ／tool范圍內。化學吸附是一種選擇性吸附，即一種吸附劑只對某種或特定幾種物質有吸附作用。由于化學吸附是靠吸附劑和吸附質之間的化學鍵力進行的，所以化學吸附僅能形成單分子層，吸附是比較穩定的，不易解吸，并常伴有化學變化的產物析出。化學吸附速度與化學反應速度類似，需要活化能的化學吸附常需在較高溫度下才能以較快的速度進行。吸附劑的表面化學性質和吸附質的化學性質對化學吸附有直接的影響。物理吸附與化學吸附的一般特點和主要區別總結在表2.1中。在微孔固體上物理吸附有時因擴散速度慢而使吸附速度很慢。在實際的吸附過程中，兩類吸附有時會交替進行。如先發生單層的化學吸附，而后在化學吸附層上再進行物理吸附。

　　3．交換吸附：一種物質的離子由于靜電引力集聚在吸附劑表面上的帶電點上。在吸附過程中，吸附一個吸附質的離子，吸附劑同時要放出一個等量的離子，即離子交換。離子電荷是交換吸附的決定因素。物理吸附僅僅是一種物理作用，沒有電子轉移和沒有化學鍵的生成與破壞，也沒有原子重排等，只靠較弱的分子間范德華力結合，主要發生在低溫狀態下，因此吸附 穩定性不高，容易吸附、解吸且易達到平衡；化學吸附相當于吸附劑表面分子與吸附質分子發生了化學反應，這類吸附相對較穩定，不易達到平衡和解吸；交換吸附是吸附質的離子由于靜電引力作用聚集在吸附劑表面的帶電點上，并置換出原先固定在這些帶電點上的其他離子。許多物質在固體表面上往往同時發生物理吸附和化學吸附，還有一些體系在低溫時發生物理吸附而在高溫時發生化學吸附，因此實際上的吸附較為復雜。以上三種吸附往往是同時存在。在用吸附法進行水處理時，利用它們的綜合作用達到去除污染物的目的。