吸附与吸附剂

简述吸附质被吸附剂吸附的过程吸附是指一种物质在另外一种物质表面上附着的现象，涉及到吸附剂和吸附质两个物质。

例如，在有机玻璃表面上，水珠在表面停留是由于水分子被吸附在表面上。

吸附过程是物质的表面现象之一，也是广泛存在于自然界和工业生产中的重要现象之一。

吸附过程可以被归类为三种类型：物理吸附、化学吸附和生物吸附，每种类型均由不同的机理和方式组成。

1. 物理吸附物理吸附是指吸附剂和吸附质之间的物理相互作用，通常涉及到范德华力和静电相互作用。

当两个物质接近时，吸附剂的表面吸引吸附质分子，并将分子“强烈地”拉近吸附剂表面，形成一个薄的吸附层。

随着温度的升高，吸附质分子变得更加粗糙，并呈现不规则排列的状态。

物理吸附过程不消耗能量，吸附强度一般较弱，也可以被外部力量（例如冲洗）移除。

2. 化学吸附化学吸附是吸附剂和吸附质之间形成化学键，大部分情况下是共价键。

当吸附质和吸附剂表面化学官能团发生作用时，它们会形成一个新的化合物，吸附质分子被更紧密地固定在吸附剂表面。

这种吸附过程通常需要提供能量，因为化学键的形成是需要能量的，吸附强度比物理吸附要大，难以被化学诱导清除。

3. 生物吸附生物吸附是指由微生物（如细菌）来吸附其他物质，也包括多肽、DNA、酵素和抗体等生物分子。

生物吸附通常通过将吸附质周围的物质聚集在一起，例如利用丝状分子聚集的特性将微生物附着在底板上。

生物吸附在环境保护和医疗领域中具有重要的应用。

综上所述，不同类型的吸附过程具有不同的机理和特征，但它们都是涉及到吸附剂和吸附质之间的相互作用。

吸附过程已经被广泛应用于许多领域，例如环境保护、化学工业和医疗领域等。

通过了解各种吸附过程的特征和机理，我们可以更好地理解它们的应用和优化各种工业流程。

問題與討論1.解釋下列名詞:吸收(absorption)、吸附(adsorption)、吸附劑(absorbent)、受吸相(adsorbed phase)、受吸物貨吸附質(adsorbate)、收附(sorption)、物理吸附(physical adsorption)、化學吸附(chemical adsorption)。

吸收(absorption)藉氣體與液體的接觸，使氣相中的溶質傳送到液相中，以達到分離的目的。

化學吸收：氣相中溶質溶於液相，會與溶劑起反應的。

物理吸收：氣相中溶質溶於液相，不會與溶劑起反應的。

吸附(Adsorption)氣相或液相內部的濃度，常異於再另一個接觸面的液相或固相上的濃度，通常介面上的濃度會比較高，這種物質集中在液體或固體界面上吸附的物質稱為吸附(Adsorption)。

吸附劑(absorbent)吸附劑是能有效地從氣體或液體中吸附其中某些成分的固體物質。

吸附質(Adsorbate)或受吸相(Adsorbate phase)被界面吸附的物質稱為吸附質(Adsorbate)或受吸相(Adsorbate phase)。

物理吸附(physical adsorption)物理吸附不與發生反應，具有吸附熱低，吸附平穩是可逆且快速的特點。

化學吸附(chemical adsorption)化學吸附則會與之發生反應，常伴隨較高的熱量變化。

2.本實驗所用的過濾器材，以選用玻璃燒結過濾裝置，較使用濾紙為佳，有什麼理由？若只能用濾紙如何改進？3.顆粒狀的活性碳如何產生？在缺氧及高溫﹝300–500度C﹞的條件下，將原料熱解形成多裂孔性的炭結構體。

在炭化期間，大部份的非炭元素，例如氫和氧，藉由原料之裂解程序而以揮發性氣體產物被去除，如此炭化產物炭原子組合─芳香族環之片狀結構，由於非常不規則，故會形成一些裂隙，這些裂隙將會在活化程序中，形成更發達的微孔結構。

再利用活化劑放出的氣體，或用活化劑浸漬原料，在高溫處理後都可得到活性炭。

吸附剂与吸附质之间的作用力吸附作用力可分为物理吸附和化学吸附两种。

物理吸附是指吸附剂与吸附质之间的相互作用力主要是范德华力。

范德华力主要包括静电力、诱导力和色散力。

静电力是由于吸附剂表面存在带电粒子所产生的相互作用力。

诱导力是由于吸附剂表面带电粒子在吸附质的作用下引起周围电荷的重排，从而引发相互作用力。

色散力是由于吸附剂表面的分子间距不规则导致的分子间碰撞引发的相互作用力。

化学吸附是指吸附剂与吸附质之间的相互作用力主要是化学键力。

化学吸附是通过化学键的形成来进行的。

吸附剂的表面活性中心与吸附质的活性基团进行化学反应，形成共价键或离子键，从而实现吸附。

吸附作用力的强弱受到多种因素的影响。

首先是吸附剂和吸附质之间的相互作用力大小。

相互作用力愈强，吸附作用力就愈大。

其次是吸附剂和吸附质的表面性质。

表面活性更好的物质具有更强的吸附能力。

例如，具有更多活性基团和更大表面积的物质具有更强的吸附能力。

此外，温度、压力和物质浓度也会影响吸附作用力的强弱。

一般来说，温度越高，吸附作用力越弱。

在较高的压力和浓度条件下，吸附作用力也会增强。

吸附作用力的研究对于理解和应用很多领域都有重要意义。

在环境领域，吸附作用力有助于处理水和空气中的污染物。

吸附剂可以通过吸附作用力将有害物质从环境中去除，改善环境质量。

在材料科学领域，吸附作用力有助于设计和开发高效的吸附剂材料。

吸附剂的性能取决于其吸附作用力的强弱，因此了解吸附作用力对于材料设计具有重要意义。

在化工和制药工业中，吸附作用力有助于分离和纯化物质。

根据吸附作用力的不同强弱，可以实现对混合物中的组分的选择性吸附和分离。

总结起来，吸附剂与吸附质之间的作用力主要是吸附作用力，其中物理吸附以范德华力为主，而化学吸附以化学键力为主。

吸附作用力的强弱受到多种因素的影响，如相互作用力的大小、表面性质、温度、压力和物质浓度等。

吸附作用力的研究对于环境、材料科学、化工和制药工业等领域具有重要意义。

吸附剂（吸收剂）用以选择性吸附气体或液体混合物中某些组分的多孔性固体物质称吸附剂。

吸附剂通常制成球形、圆柱形或无定形的颗粒或粉末。

优良吸附剂应具有的特性主要是单位质量吸附剂具有较大的表面积，对吸附质具有较大的吸附能力（即平衡吸附量大）。

并且具有良好的选择性，即能优先吸附混合物中某些组分。

此外，还要求容易再生（即平衡吸附量对温度或压力的变化敏感），具有足够的强度和耐磨性等。

常用的吸附剂有：①活性白土、硅藻土等天然物质。

常用于油品和糖液的脱色精制；②活性炭。

由各种含炭物质经炭化和活化处理而成，耐酸碱但不耐高温，吸附性能良好，多用于气体或液体的除臭、脱色、以及溶剂蒸气回收和低分子烃类的分离；③硅胶。

由硅酸钠水溶液脱钠离子制成的坚硬多孔的凝胶颗粒，能大量吸收水分，吸附非极性物质量很少，常用于气体或有机溶剂的干燥以及石油制品的精制；④活性氧化铝。

由氧化铝的水合物加热脱水制成的多孔凝胶和晶体的混合物，常用于气体和有机物的干燥；⑤合成沸石。

又称分子筛，人工合成的硅铝酸盐，具有均匀的孔径，热稳定性高，选择性好，用于气体和有机溶剂的干燥及石油馏分的吸附分离等；⑥合成树脂。

具有巨型网状结构，常用的有非极性树脂，如苯乙烯-二乙烯基苯共聚体；极性树脂，如聚甲基丙烯酸酯，用于废水处理、维生素的分离、药剂的脱色和净制等。

1、吸附分离应用背景：吸附操作在化工、轻工、炼油、冶金和环保等领域都有着广泛的应用。

如气体中水分的脱除，溶剂的回收，水溶液或有机溶液的脱色、脱臭，有机烷烃的分离，芳烃的精制等。

2、吸附的定义及概念：固体物质表面对气体或液体分子的吸着现象称为吸附。

其中被吸附的物质称为吸附质，固体物质称为吸附剂。

3、吸附机理的分类：根据吸附质和吸附剂之间吸附力的不同，吸附操作分为物理吸附与化学吸附两大类。

⑴、物理吸附或称范德华吸附：它是吸附剂分子与吸附质分子间吸引力作用的结果，因其分子间结合力较弱，故容易脱附，如固体和气体之间的分子引力大于气体内部分子之间的引力，气体就会凝结在固体表面上，吸附过程达到平衡时，吸附在吸附剂上的吸附质的蒸汽压应等于其在气相中的分压。

吸附质吸附剂
吸附质和吸附剂是吸附过程中的两个关键要素。

吸附质（Adsorbate）是指被吸附在吸附剂表面的物质。

这些物质可以是气体、液体或固体，但通常是那些与吸附剂有相互作用力（如范德华力、化学键合力等）的物质。

吸附质可以是单一物质，也可以是多种物质的混合物。

吸附剂（Adsorbent）则是指具有吸附能力的物质，通常是多孔性固体。

吸附剂的主要作用是提供吸附质在其表面附着的位置，并通过物理或化学作用将吸附质固定在其表面。

吸附剂的种类很多，常见的包括活性炭、硅胶、氧化铝、分子筛等。

在吸附过程中，吸附质与吸附剂之间的相互作用力起到关键作用。

这些相互作用力可以是物理吸附（如范德华力）或化学吸附（如化学键合）。

物理吸附通常较弱，吸附热较小，吸附过程是可逆的；而化学吸附则较强，吸附热较大，吸附过程往往是不可逆的。

吸附剂的选择对吸附效果有着重要影响。

不同的吸附剂对不同的吸附质有不同的吸附能力和选择性。

因此，在选择吸附剂时，需要考虑吸附质的性质、吸附条件以及吸附目的等因素。

总之，吸附质和吸附剂是吸附过程中的两个基本要素，它们之间的相互作用决定了吸附过程的效率和效果。

在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的吸附剂和吸附条件，以实现最佳的吸附效果。

吸附的基本概念
吸附就是固体或液体表面对气体或溶质的吸着现象。

由于化学键的作用而产生的吸附为化学吸附。

如镍催化剂吸附氢气，化学吸附过程有化学键的生成与破坏，吸收或放出的吸附热比较大，所需活化能也较大，需在高热下进行并有选择性。

物理吸附是由分子间作用力相互作用而产生的吸附。

如活性炭对气体的吸附，物理吸附一般是在低温下进行，吸附速度快、吸附热小、吸附无选择性。

[2] 吸附物、吸附剂：在固体表面积蓄的组分称为吸附物或吸附质(adsorbate)，多孔固体称为吸附(adsorbent)。

广义地讲，指固体表面对气体或液体的吸着现象。

固体称为吸附剂，被吸附的物质称为吸附质。

根据吸附质与吸附剂表面分子间结合力的性质，可分为物理吸附和化学吸附。

物理吸附由吸附质与吸附剂分子间引力所引起，结合力较弱，吸附热比较小，容易脱附，如活性炭对气体的吸附。

化学吸附则由吸附质与吸附剂间的化学键所引起,犹如化学反应，吸附常是不可逆的,吸附热通常较大。

在化工生产中，吸附专指用固体吸附剂处理流体混合物，将其中所含的一种或几种组分吸附在固体表面上，从而使混合物组分分离，是一种属于传质分离过程的单元操作，所涉及的主要是物理吸附。

吸附分离广泛应用于化工、石油、食品、轻工和环境保护等部门。