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每周一问 | 何为粉体表面的吸附性?


来源:中国粉体网   橙子

[导读]  粉体的吸附是指当气相或液相中的分子(或原子)碰撞在粉体表面时,由于它们之间的相互作用,使一些分子(原子、离子)停留在粉体表面,造成这些分子(原子、离子)在粉体表面上的浓度比在气相或液相中浓度大的现象。

早在两千多年前的汉代,我国人民就知道利用物质的吸附性,湖南长沙马王堆一号墓就是利用木炭的吸附性,将木炭作为防腐剂和吸湿剂。近几十年来,新开发的吸附剂越来越多,吸附剂的应用范围也越来越广。并且,研究发现,吸附剂的比表面积越大,吸附现象就越明显。因此,新开发的吸附剂多为粉体吸附剂。那么粉体表面为何会有吸附性呢?


一、粉体表面的吸附性


粉体的吸附是指当气相或液相中的分子(或原子)碰撞在粉体表面时,由于它们之间的相互作用,使一些分子(原子、离子)停留在粉体表面,造成这些分子(原子、离子)在粉体表面上的浓度比在气相或液相中浓度大的现象。通常称粉体材料为吸附剂,被吸附物质为吸附质。研究表明:粉体的比表面积越大,吸附现象就越明显。


二、物理吸附与化学吸附


粉体对液体或气体的吸附按其作用力的性质不同可分为物理吸附和化学吸附两种类型。


物理吸附:物理吸附也称范德华吸附,它是由吸附质和吸附剂分子间作用力所引起,此力也称作范德华力。由于范德华力存在于任何两分子间,所以物理吸附可以发生在任何固体表面上。


化学吸附:化学吸附是吸附质分子与固体表面原子(或分子)发生电子的转移、交换或共有,形成吸附化学键的吸附。由于固体表面存在不均匀力场,表面上的原子往往还有剩余的成键能力,当气体分子碰撞到固体表面上时便与表面原子间发生电子的交换、转移或共有,形成吸附化学键的吸附作用。


从吸附原理上可以看出,物理吸附和化学吸附的本质的区别是吸附剂与吸附质之间有无电子转移。





实际上,把吸附区分为物理吸附和化学吸附是相对的。由于吸附的特殊性存在,在某些情况下很难找到一个明显的分界线,同一物质,可能在低温下进行物理吸附而在高温下为化学吸附,或者两者同时进行。因此,对于一个吸附体系,需要考虑两种吸附在整个过程中的作用。如,在不同温度下,Pt对CO的吸附。



1为物理吸附,放热、温度升高,吸附速度快,很快趋于平衡;

2为由物理吸附主导转向化学吸附主导,化学吸附慢,升温加快吸附;

3为化学吸附,放热,吸附快速趋向平衡。


三、常用吸附材料


工业上使用的吸附材料往往具有吸附能力强、吸附选择性好、吸附平衡浓度低、容易再生和再利用、机械强度好、化学性质稳定、来源广、价格低等特点,因此常用的吸附材料有磺化煤、木炭、活性氧化铝、硅胶和一些具有离子交换功能和吸附性能的天然无机矿物,如沸石、活性白土、硅藻土等。


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