固体吸附剂的吸附原理主要有物理吸附、化学吸附和离子交换吸附等,以下是具体介绍:
物理吸附
作用力:产生物理吸附的力是分子间引力,即范德华力,包括取向力、诱导力和色散力。固体吸附剂与气体或液体分子之间普遍存在着分子间引力,当固体和气体或液体的分子引力大于气体或液体内部的分子间力时,气体或液体分子则吸着在固体表面上。
特点:物理吸附不发生化学反应,是可逆过程,吸附质并不固定在吸附剂表面的特定位置上,能在界面范围内自由移动,吸附的牢固程度不如化学吸附。物理吸附的选择性极低,或几乎没有选择性,其吸附热较低,一般只有 20kJ/mol 左右,与相应气体的液化热相当,且通常在低温下才较显著,可产生多分子层吸附。
化学吸附
作用力:化学吸附的作用力是吸附质与吸附剂分子间的化学结合力,即价键力,在吸附过程中有电子交换或共有电子、原子重排,化学键的形成和破坏等。
特点:化学吸附往往是不可逆的,结合牢固,再生较困难,一般需要在高温下才能脱附,脱附下来的可能还是原吸附质,也可能是新的物质。化学吸附的选择性较强,一种吸附剂只对某种或几种物质有吸附作用,通常为单分子层吸附,且需要一定的活化能,在低温时,吸附速率很小,其热效应远大于物理吸附热,与化学反应的热效应相近,为 84-420kJ/mol。
离子交换吸附
作用力:指溶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。
特点:影响交换吸附的重要因素是离子电荷数和水合半径的大小,通常离子交换属于此范围。例如,在水处理中,离子交换树脂可通过离子交换吸附去除水中的钙、镁等离子。
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