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    活性炭的吸附作用力
    發布時間:2020-11-18 瀏覽:

    要產生吸附作用,必然會有吸附作用力的存在。吸附作用力是指活性炭與吸附質之間在能量方面的相互作用,承擔這種相互作用的是電子。在發生吸附時,隨著活性炭表面和吸附質分子中性質的不同,其相互作用的組合狀況也不同。吸附過程相互作用力分為五類:倫敦分散力相互作用、偶極子相互作用、氫鍵、靜電吸引力和共價鍵。

    倫敦分散力是倫敦(F.London)發現的力,是五種相互作用力中較弱的。倫敦分散力普遍存在于原子和分子間,包括惰性原子、分子間也都存在,是活性炭吸附中非常重要的吸附作用力。由于其與可見光和紫外光領域中的光分散有關,所以稱之為分散力。

    除了倫敦分散力之外,偶極子相互作用也是一個相當微弱的相互作用力。表面上負電性不同的原子化學結合在一起時,由于負電性的差異導致對電子吸引強弱的不同產生電子的偏移,電子向負電性較大的一邊集中分布,于是在相互結合的原子之間產生稱作偶極矩的極矩μ=qr。在有這種偶極子的表面原子組或者有極性的表面官能團與具有偶極子的分子之間,引發力的作用,這種力就叫做偶極子的相互作用誘導力。倫敦分散力和偶極子誘導力屬于范德華力范疇。

    氫鍵的強度一般為范德華力的5-10倍,其產生于一個氫原子與兩個以上的其他原子結合的過程中。通常,活性炭表面上多少存在一些類似于羥基、羧基、氨基等具有氫原子的極性官能團。這些官能團中的氫原子易與吸附分子中負電性大的氧、硫、氮等非共價電子對形成直線形的氫鍵。同樣,表面官能團中的氧、氮、氟等原子中非共價電子對的存在,使其易與吸附分子的極性官能團的氫原子形成氫鍵。

    靜電引力是很強的相互作用。目前對于產生電位的機理還不是太清楚,但即使固體、液體等是絕緣體,接觸時表面仍會產生靜電,電量少但卻能形成很強的電場。因此,這種表面經常帶電的結果就使在發生吸附時產生了靜電引力。

    表面能夠發生氧化、還原、分解等反應的吸附劑,容易與吸附質之間形成共價鍵,是非常強有力的吸附作用。

    活性炭通過氧化、還原等手段進行處理,改變其表面官能團的性質、比表面積以及孔徑。但是由于置換基的種類以及濃度能夠改變表面的化學性質及物理性質,所以能夠選擇適合于從多種溶劑、溶質所組成的溶液中有選擇性地吸附某種溶質的表面。

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