物质的吸附现象
在冷库工程中,所谓吸附,就是物质在相的界面上,浓度自动发生变化的现象。物质在表面层的浓度,大于内部浓度的吸附称为正吸附;反之,表面层的浓度小于内部浓度的吸附称为负吸附。由于负吸附在生产实践中没有什么意义,所以以后的讨论均指正吸附而言。
当气体分子运动到固体表面时,由于气体分子与固体表面分子之间的相互作用,气体分子便会暂时停留在固体表面上,形成气体分子在固体表面上的浓度增大,即气体分子被固体表面所吸附。例如,将木炭放在具有一定压力的一氧化碳瓶中,瓶中压力将降低,这表明有部分一氧化碳被集中到木炭表面,造成一氧化碳在木炭表面上的浓度大于气体内部的浓度,这种现象就是木炭对一氧化碳的吸附现象。
已被吸附的原子或分子,返回到气相中的现象称为解吸或脱附。吸附作用仅仅发生在两相交界面上,它是一种表面现象。如果被吸附的物质又扩展到固体整个体积内,这种现象称为吸收。吸附和吸收常常同时发生着,因此又用“吸着”这一名词来表示吸附和吸收这种综合现象。
一切固体都具有不同程度地能将其周围介质的分子、原子或离子吸附到自己表面的能力。从热力学观点来说,固体表面之所以能够吸附其它介质,是因为固体表面具有过剩的能量(表面自由焓),它具有吸附其它物质而达到降低表面自由烙的趋势。如果吸附作用能使表面自由烩降低,则气体在固体表面上的吸附过程就是一个自发的过程。由此可知,固体表面总是吸附那些能降低它的表面张力的物质。
具有吸附作用的物质称为吸附剂,被吸附的物质称为吸附物或吸附质。显然,在一定条件下,吸附剂的表面积越大,它的吸附能力就越强,因此,为了提高吸附剂的吸附能力,必须尽可能地增大吸附荆的表面积,所以那些具有多孔的或细粉状的物质,如活性炭、硅胶、沸石分子筛等都是很好的吸附剂。
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