物理吸附

同一物質，可能在低温下進行物理吸附而在高温下為化學吸附，或者兩者同時進行。吸附作用的大小跟吸附劑的性質和表面的大小、吸附質的性質和濃度的大小、温度的高低等密切相關。如活性炭的表面積很大，吸附作用強；活性炭易吸附沸點高的氣體，難吸附沸點低的氣體。

吸附質分子與吸附劑表面原子或分子間以物理力進行的吸附作用。這種物理力是范德瓦耳斯力，它包括色散力、靜電力和誘導力。對於極性不大的吸附質和吸附劑，色散力在物理吸附中起主要作用。當極性分子與帶靜電荷的吸附劑表面相互作用，或因吸附質與吸附劑表面分子作用，使二者的電子結構發生變化而產生偶極矩時，定向力和誘導力在物理吸附中也有重要作用。有時吸附質分子與吸附劑表面以形成氫鍵的形式發生物理吸附。

物理吸附有以下特點：①氣體的物理吸附類似於氣體的液化和蒸氣的凝結，故物理吸附熱較小，與相應氣體的液化熱相近；②氣體或蒸氣的沸點越高或飽和蒸氣壓越低,它們越容易液化或凝結,物理吸附量就越大；③物理吸附一般不需要活化能，故吸附和脱附速率都較快；任何氣體在任何固體上只要温度適宜都可以發生物理吸附，沒有選擇性；④物理吸附可以是單分子層吸附，也可以是多分子層吸附;⑤被吸附分子的結構變化不大,不形成新的化學鍵，故紅外、紫外光譜圖上無新的吸收峯出現，但可有位移；⑥物理吸附是可逆的；⑦固體自溶液中的吸附多數是物理吸附。

氣體吸附理論主要有朗繆爾單分子層吸附理論、波拉尼吸附勢能理論、 BET多層吸附理論（見多分子層吸附）、二維吸附膜理論和極化理論等，以前三種理論應用最廣。這些吸附理論都從不同的物理模型出發，綜合考查大量的實驗結果,經過一定的數學處理,對某種（或幾種）類型的吸附等温線的限定部分做出解釋，並給出描述吸附等温線的方程式。

物理吸附在化學工業、石油加工工業、農業、醫藥工業、環境保護等部門和領域都有廣泛的應用，最常用的是從氣體和液體介質中回收有用物質或去除雜質，如氣體的分離、氣體或液體的乾燥、油的脱色等。物理吸附在多相催化中有特殊的意義，它不僅是多相催化反應的先決條件，而且利用物理吸附原理可以測定催化劑的表面積和孔結構，而這些宏觀性質對於製備優良催化劑，比較催化活性，改進反應物和產物的擴散條件，選擇催化劑的載體以及催化劑的再生等方面都有重要作用。

化學吸附是物質表面研究領域中一個非常重要的分支，它在催化(尤其是異相催化)、腐蝕、電解、晶體學、金屬學及冶金學等諸多方面都有着重要的應用。人們對化學吸附的研究也是較早的，但是早期的研究由於實驗條件的限制，只能停留在較為基礎的研究水平上。又因理論得不到實驗的證實，使得早期的化學吸附研究發展很慢。20世紀60年代以後，由於固體物理學的發展和成熟以及各種電測技術、超高真空技術及與之相關的表面及薄膜制各技術的迅速發展，各種能譜僅、質譜儀、衍射儀和顯微技術不斷出現並日臻完善，使得人們有條件從原子、分子水平去探究化學吸附現象。從而，使得化學吸附的研究得到迅速的發展，即在理論上，建立了一系列的模型；在實驗上，獲得了大量的實驗數據

化學吸附的研究可分為宏觀理論、微觀理論、統計理論三個方面。本文着重從微觀角度對化學吸附進行介紹，因為它可以使人們從更深的層次去認識化學吸附的反應機制，從而使在這方面的研究不但具有理論意義，同時也具有很重要的實際意義。 ^[1] 

化學吸附的主要特點是：僅發生單分子層吸附；吸附熱與化學反應熱相當；有選擇性；大多為不可逆吸附；吸附層能在較高温度下保持穩定等。化學吸附又可分為需要活化能的活化吸附(activated adsorption)和不需活化能的非活化吸附(non-activated adsorption)，前者吸附速度較慢，後者則較快。

化學吸附是多相催化反應的重要步驟。研究化學吸附對了解多相催化反應機理，實現催化反應工業化有重要意義。吸附特點與物理吸附相比，化學吸附主要有以下特點：①吸附所涉及的力與化學鍵力相當，比範德華力強得多。②吸附熱近似等於反應熱。③吸附是單分子層的。因此可用朗繆爾等温式描述，有時也可用弗羅因德利希公式描述。④有選擇性。⑤對温度和壓力具有不可逆性。另外，化學吸附還常常需要活化能。確定一種吸附是否是化學吸附，主要根據吸附熱和不可逆性。 ^[1] 

普通物體固體表面有吸附水中溶解及膠體物質的能力，比表面積很大的活性炭等具有很強的吸附能力，可用作吸附劑。根據吸附的工作原理，吸附又分為物理吸附和化學吸附。吸附劑和被吸附物質之間通過分子間範德華力產生的吸附，稱為物理吸附；而吸附劑與被吸附物質之間產生的化學作用，生成化學鍵引起吸附，稱為化學吸附。離子交換實際上也是一種吸附。

物理吸附和化學吸附並非是不相容的，而是隨着外界條件的變化可以相伴發生，但在一個系統中，某一種吸附是主要的。而在污水處理中，多數情況下，往往是幾種吸附的綜合結果 ^[2]  。