吸著

氣體與固體表面接觸後若氣體量的減少是由於氣體在固體中的溶解或與固體形成混晶，則稱為吸收；若氣體量的減少是由於氣體分子與固體表面的作用而在固氣界面上的富集，則稱為吸附。對於內表面很大的多孔性固體吸收與吸附難以區別，或某些體系一時難以確定是吸收與吸附，則常含混稱為吸著。

基本介紹

• 中文名：吸著
• 外文名：sorption
• 類別：物理化學

新型CO2分離膜的氣體吸著性能

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著(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。

常溫下複合膜與基膜的吸著性能比較

在28.7℃下測定了PVAm-PS複合膜和PS基膜對CO₂的吸著等溫線可看出，同PS基膜相比，複合膜具有很 高的CO₂吸著量，說明其對CO₂的大量吸著來自於基膜上的PVAm複合層。當壓力高於1MPa時，PS基膜對CO₂的吸著達到飽和狀態，然而 複合膜的吸著量隨著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的吸著量可達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間的物理作用占有一定比重。

為了進一步考察PVAm複合層對CO₂的吸著情況，把複合膜的吸著量減去基膜的吸著量後得到近似為純PVAm層對CO₂的吸著曲線可看出，隨著壓力的升高等溫線有向上彎曲的趨勢。與BET常見的5類吸著等溫線相比，此曲線線型接近於Ⅲ型等溫線。Ⅲ型等溫線通常被認為是氣體-固體之間微弱作用力的特徵曲線。

溫度的影響和吸著熱

比較了不同吸著溫度下PVAm-PS複合膜的吸著等溫線，結果表明吸著溫度對複合膜的吸著量具有顯著影響。在相同壓力下，301.85K時CO₂吸著量是320.45K時吸著量的2倍以上。而且不同溫度的吸著曲線特徵也不同，常溫下的吸著曲線基本呈線性增長趨勢，體現了物 理吸著的特徵，而溫度為320.45K時的吸著等溫線在壓力高於1.5MPa時已處於飽和吸著狀態，吸著量不再隨溫度的變化而變化，這與Langmuir表面層狀吸附的規律較為類似，可見，隨著溫度的變化，發生吸著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，化學作用也占一定比例。這說明，PVAm -PS複合膜對CO₂氣體吸著的微觀機理是複雜的。經過初步分析認為，複合膜對CO₂的高吸著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，所以吸著熱較高。而這一化學作用又引發了大量CO₂的物理溶解，從而使吸著等溫線呈現出明顯的物理吸著特徵。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的吸著容量。在實驗條件下沒有檢測出複合膜對這些氣體的明顯吸著，亦即 PVAm -PS複合膜對這些氣體僅有極微弱的吸著。 認為，正是由於PVAm -PS膜對CO₂氣體的這種高選擇性吸著導致了其高選擇透過性能。

兩種褐藻對銅和鎘的吸著及洗脫

運用缸式及柱式吸著方法研究了兩種大型褐藻對溶液中Cu和Cd的吸著能力。以探索生物吸著法去除工業廢水中重金屬的可行性。

關於吸附與吸著

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“吸著”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等溫式或Frundlich等溫式來處理數據，這只應理解為一種整理數據的方法，而不表明這種吸著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。

pH值對褐藻吸著Cu和Cd的性能影響結果的解釋

從體系pH值對褐藻吸著Cu和Cd的性能影響結果看，最有利於褐藻吸著的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布知識，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著作用，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，連線著很多羧基：-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著量較少，因此，作為洗脫液，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，金屬離子的吸著量也應很小。實驗證明確實如此，即存在一個適中的pH值，此時褐藻吸著性能最好。

Cu和Cd的吸著比較

觀察海黍子對Cu和Cd的吸著，會發現當Cu和Cd單獨存在時，海黍子對Cd的吸著量明顯小於對Cu的吸著量，而二者共存時，Cu和Cd的吸著明顯彼此抑制。相比之下，Cd受的抑制更強一些。觀察海帶對Cu和Cd的吸著，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，還存在著較強的絡和作用；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的吸著能力比Cd強。當兩種金屬共存時，吸著量受彼此競爭的影響。由於Cu還存在著較強的絡和作用，因此在競爭中有利。由於Cu和吸著位點間的靜電作用不會有顯著差異，這種吸著性能的不同只能歸因於Cu和Cd間的配位化學性質的區別。