吸着

研製出一種對CO₂具有促進傳遞作用的新型膜材料 ———聚乙烯胺(PVAm),在這種聚合物中，伯胺基作為運輸CO₂的載體，被共價鍵固定於高分子骨架上，僅在一定範圍內發生振動。將此膜材料覆蓋在聚碸(PS)基膜上製成複合膜，經實驗測試，這種複合膜對CO₂表現出相當高的選擇透過性能。氣體在膜內的選擇透過性能是由氣體在膜內的溶解與擴散性能共同決定的，而測試和評價膜對氣體的吸着(吸收、吸附，或二者共存)行為是考察氣體在膜內溶解特性的重要方法。 ^[1] 

在28.7℃下測定了PVAm-PS複合膜和PS基膜對CO₂的吸着等温線可看出，同PS基膜相比，複合膜具有很 高的CO₂吸着量，説明其對CO₂的大量吸着來自於基膜上的PVAm複合層。當壓力高於1MPa時，PS基膜對CO₂的吸着達到飽和狀態，然而 複合膜的吸着量隨着CO₂壓力的提高仍呈現較快的增長趨勢，在2MPa的壓力下，複合膜對CO₂的吸着量可達80mmol (CO₂)^。m^-2(membrane).因為典型的化學吸附在高於一定壓力時吸附量隨壓 力的增加趨於平緩，所以作者推測，CO₂與PVAm間的物理作用佔有一定比重。

為了進一步考察PVAm複合層對CO₂的吸着情況，把複合膜的吸着量減去基膜的吸着量後得到近似為純PVAm層對CO₂的吸着曲線可看出，隨着壓力的升高等温線有向上彎曲的趨勢。與BET常見的5類吸着等温線相比，此曲線線型接近於Ⅲ型等温線。Ⅲ型等温線通常被認為是氣體-固體之間微弱作用力的特徵曲線。 ^[1] 

比較了不同吸着温度下PVAm-PS複合膜的吸着等温線，結果表明吸着温度對複合膜的吸着量具有顯著影響。在相同壓力下，301.85K時CO₂吸着量是320.45K時吸着量的2倍以上。而且不同温度的吸着曲線特徵也不同，常温下的吸着曲線基本呈線性增長趨勢，體現了物 理吸着的特徵，而温度為320.45K時的吸着等温線在壓力高於1.5MPa時已處於飽和吸着狀態，吸着量不再隨温度的變化而變化，這與Langmuir表面層狀吸附的規律較為類似，可見，隨着温度的變化，發生吸着的主要機理也在變化。

由直線斜率可求得Q^st=5.71×10³R=47.49kJ^。mol^-1。此數據比CO₂物理吸附熱的最高值(37.656kJ^。mol^-1)還要高，可見CO₂與複合膜的作用也並非單純的物理作用，化學作用也佔一定比例。這説明，PVAm -PS複合膜對CO₂氣體吸着的微觀機理是複雜的。經過初步分析認為，複合膜對CO₂的高吸着量來源於膜中所含的伯胺基，因為伯胺基與CO₂分子間的作用是化學作用，所以吸着熱較高。而這一化學作用又引發了大量CO₂的物理溶解，從而使吸着等温線呈現出明顯的物理吸着特徵。對於CO₂在膜中的具體存在形式仍在進一步研究中。

還測試了複合膜對CH₄ 、N₂和H₂的吸着容量。在實驗條件下沒有檢測出複合膜對這些氣體的明顯吸着，亦即 PVAm -PS複合膜對這些氣體僅有極微弱的吸着。 認為，正是由於PVAm -PS膜對CO₂氣體的這種高選擇性吸着導致了其高選擇透過性能。 ^[1] 

運用缸式及柱式吸着方法研究了兩種大型褐藻對溶液中Cu和Cd的吸着能力。以探索生物吸着法去除工業廢水中重金屬的可行性。 ^[2] 

按照表面科學中的定義，實驗所顯示的這種藻體與重金屬的相互作用，稱作“吸着”比“吸附”更確切。 因為從文獻看，還沒有直接的實驗證據，能夠證明這種相互作用只發生在藻體的表面上或者藻細胞表面。而“吸附”一定是在表面上發生的。重金屬很可能擴散至整個藻體之中。文獻中經常用Langmuir等温式或Frundlich等温式來處理數據，這隻應理解為一種整理數據的方法，而不表明這種吸着現象肯定是表面吸附。基於這種考慮，只把實驗數據點連起來，不再用上述式子擬合。 ^[2] 

從體系pH值對褐藻吸着Cu和Cd的性能影響結果看，最有利於褐藻吸着的pH值在4.0～5.0的弱酸性範圍內。根據對褐藻細胞壁結構的理解，結合金屬離子在水溶液中的化學形態分佈知識，這種現象可以得到解釋。文獻中普遍認為，褐藻對於重金屬的吸着作用，主要應歸於褐藻細胞壁的主要成分褐藻膠的離子交換性質。在褐藻膠這種天然高聚物上，連接着很多羧基：-COOH。在水溶液中，金屬離子和羧基上的H⁺可以進行離子交換。當體系的酸度較高時，褐藻酸上的羧基先結合H⁺，所以此時金屬離子的吸着量較少，因此，作為洗脱液，0.1mol/L的HCl是有效的；而當酸度很低時，由金屬離子的水化學可知，金屬離子在水溶液中將被各種陰離子(包括羥基)等所包圍，形成帶負電的基團，不容易和帶負電荷的羧基結合。所以在高pH值時，金屬離子的吸着量也應很小。實驗證明確實如此，即存在一個適中的pH值，此時褐藻吸着性能最好。 ^[2] 

觀察海黍子對Cu和Cd的吸着，會發現當Cu和Cd單獨存在時，海黍子對Cd的吸着量明顯小於對Cu的吸着量，而二者共存時，Cu和Cd的吸着明顯彼此抑制。相比之下，Cd受的抑制更強一些。觀察海帶對Cu和Cd的吸着，也可看到類似的現象。這可能是由於Cu和褐藻細胞壁之間的化學作用，除了靜電引力之外，還存在着較強的絡和作用；而Cd與細胞壁之間的絡和作用較弱，主要是靜電作用。因此，兩種褐藻對Cu的吸着能力比Cd強。當兩種金屬共存時，吸着量受彼此競爭的影響。由於Cu還存在着較強的絡和作用，因此在競爭中有利。由於Cu和吸着位點間的靜電作用不會有顯著差異，這種吸着性能的不同只能歸因於Cu和Cd間的配位化學性質的區別。 ^[2]