天然水体是一个巨大的分散系统。其中的分散物质包括各种溶解状态的离子和分子，胶体粒子、悬浮粒子以及较大的粗粒子等。颗粒物质按组成可分为三类，即无机粒子、有机粒子以及无机与有机粒子的聚集体。这些粒子可以吸附水中的各种污染物质，明显地影响着污染物质在水体中的存在状态和迁移转化规律。

　　4.6.1 吸附现象及其类别

　　呈离子或分子状态的吸附质在吸附剂边界层浓集的过程就是吸附。一般吸附剂是固体，所以按吸附质所在介质是气体或液体，可将吸附分为气-固吸附和液-固吸附。在天然水系统中，悬浮粒子和沉积物都可成为吸附剂，吸附着作为吸附质的各种污染物质。

　　从热力学观点考虑，由于吸附过程是自发发生的，自由焓变化△G_θ为负值；又因为吸附质的分子或离子在过程中增大了有序度，所以熵变△S_θ也为负值，因此按△G_θ=△H_θ-T△S_θ式，焓变△H_θ必须小于零，也就是吸附过程都是放热的过程。

　　一般可将吸附分为三种类型，即物理吸附、化学吸附和交换吸附。物理吸附中的吸附质一般是中性分子，吸附力是范德华引力，吸附热一般小于40kJ/mol。被吸附分子不是紧贴在吸附剂表面上的某一特定位置，而是悬在靠近吸附质表面的空间中，所以这种吸附作用是非选择性的，且能形成多层重叠的分子吸附层。物理吸附又是可逆的，在温度上升或介质中吸附质浓度下降时会发生解吸。

　　在过程中能形成化学键的为化学吸附。吸附热一般在120～200kJ/mol，有时可达400kJ/mol以上。温度升高往往能使吸附速度加快。通常在化学吸附中只形成单分子吸附层，且吸附质分子被吸附在固体表面的固定位置上，不能再作左右前后方向的迁移。这种吸附一般是不可逆的，但在超过一定温度时也可能被解吸。

　　交换吸附由呈离子状态的吸附质与带异种电荷的吸附剂表面间发生静电吸力而引起。离子交换作用也可归入交换吸附这一类。显然，吸附质离子带电量愈大或其水合离子半径愈小，则这种静电引力愈大。

　　上述三种吸附在机理上各不相同，但对某一实际的吸附过程来说，我们很难判定它究竟属于哪一种类型吸附。

　　在液-固吸附中，其速度和程度一般由吸附剂性质（特别是它的比表面积大小）以及吸附质和溶剂的性质决定，因溶剂是大量存在，一般可将这方面的因素视为不变。

　　4.6.2 吸附等温线

　　用于阐明吸附平衡的吸附等温线方程有三种基本类型，即弗里德里胥方程、朗格缪尔方程和BET（布朗诺尔-埃麦特-特勒）方程。

　　基于许多实验结果归纳得出的弗里德里胥方程如下：

　　式中各参数的含义已在2.8.3节中作过阐明，不再重复。

　　上列方程可以对数形式的直线方程表示

　　如图4-21所示，以logy对logc_w作图可得到一条直线，它可通过实验数据而标绘，并可由直线的斜率和截距确定常数K_a和n。

　　常用于描述单分子层吸附的朗格缪尔方程为

　　式中c_w/y——吸附质在两相中的平衡浓度比；　　y_m——单位质量吸附剂的最大吸附量；　　a——常数。

　　当y接近于y_m时表示吸附剂表面覆盖率已近100％。以c_w/y对c_{w
　　本文标题：4.6 吸附平衡--天然水系中的化学平衡
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