第五章.固体表面对溶液中溶质的吸附

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一区
二区
三区
浓度
由图可见，链长越长，吸附量越大。
单分子吸附
多分子吸附
固体粒子上界面活性剂粒子的吸附过程
高分子吸附特征 高分子体积大，形状可变，因而其吸附具有独 特性。
①分子形状与溶剂的种类有关 良好溶剂中高分子舒展为带状，而不良溶剂 中则呈卷曲状。 ②高分子在固体表面吸附时，会变形，并形 成多点吸附且脱附困难。 ③因体积大，移动慢，向固体内孔扩散，将 受到阻力，所以吸附平衡慢。
-30
-20 -10 ξ 10 电 位 20 30 0
10-10 10-11 10-12
吸附量
区域 3
40
10-13 10-5 10-4 10-3 mol / l 10-2
表面活性剂浓度
第一区是低浓度时的吸附情况，表面活性剂与氯离
子之间的竞争吸附（氯离子为调节离子强度时引入
的），属离子交换型吸附。吸附发生在氧化铝粒子
这种现象的产生是由于stern层吸附饱和后，又发生
了双分子层吸附所致。因为表面活性剂的烷基链具有
疏水性，促使活性剂分子向固体表面聚集。于是促进
了双分子层吸附的发生。链越长，吸附量也越大。
碘化银粒子对不同链长的烷基吡啶离子的吸附情况 见图：
1-C16PyBr 2- C12PyBr 3- C8PyBr 吸 附 量 1
活性炭对脂肪酸的吸附
Γ
甲酸
乙酸
丙酸
丁酸
极 性 减 小
C
mol / l
各种脂肪酸水溶液表面张力和浓 度的关系
丁酸 吸 附 量 丙酸
乙酸
甲酸
C
mol / l
活性炭自脂肪酸水溶液中的吸附 等温线
2.溶解度越小的物质越易被吸附,溶解度越 小，其化学势越大，因而自溶液中逃离的倾 向也越大，越易被吸附。 3.极性对应者易被吸附,极性吸附剂易于吸 附极性溶质，优先吸附极性强者。 非极性吸附剂易于吸附非极性溶质，优先吸 附非极性强者。
mol /
l 硬脂酸在碳酸钙上的吸附
2. 界面活性剂的吸附 与脂肪酸等低分子量物质相比，界面活性剂的吸附能 力很强，它在极低浓度下就能在固体表面达到很高的
吸附量。
右图为氧化铝吸附水溶液中十二烷基磺酸钠时的吸附
等温线。同时也示出了氧化铝ξ 电位在吸附量变化时
的变化规律。
PZR mol / cm2 区域 1 区百度文库 2
吸附量随浓度的增加而增加，且趋于定值。
这一规律符合Langmuir方程式。（单分子
层吸附）
5
2.0 mmol / g
4 3 2
am K c a 1 Kc
1.5
1
1.0
0.5 0.05 0.10 0.15 0.20
am－饱和吸附量，K 是与溶质有关的常
数。
浓度
mol /
l 1~5------甲~戊酸
吸 附 量
CCl4 溶解度:4.18 mol/l C 6H 6 溶解度:12.43 mol/l C mol / l 不同溶解度的吸附等温线
4.温度的影响 5.吸附剂性质的影响
（PH值的影响；电解质的影响）
加入中性盐时，随电解质浓度增加，将使表面双电
层压缩。被吸附的表面活性离子之间斥力减弱，容
易吸附更多的表面活性离子。
高分子吸附方程式： 高分子吸附一般随分子量增大而增大。假定相对分 子量为M，饱和吸附量为 X
m
则有：
X m KM
a
a为与相对分子质量有关的常数； K为与溶剂有关的常数。
a＝0时，吸附量与分子相对分子质量无关，吸附时
分子平均在固体表面上，X m＝常数； a＝1 时，吸附量与M成正比，被吸附分子垂直于固 体界面。 0<a<0.5 时，界于上述二者之间。 影响吸附的因素及规律 1.使固体界面自由焓降低最多者易被吸附。
之，在不易润湿固体表面的溶液中，固体粒子则不易
分散。
2.应用实例： ①利用固体对界面活性物质及高分子物质等的吸附，
能够调节固体粒子在液体中的分散性，这在涂料工
业，化妆品工业及工业废水处理中很有用；
②利用吸附原理可制成色谱分离柱～制备色谱
多分子吸附实例：
硬脂酸在碳酸钙上的吸附，其吸附量变化的特点：
①不呈现稳定趋势；
②吸附量因溶解硬脂酸的溶剂种类不同而有显著差 异。
原因：多分子层吸附无饱和量。表面吸附不仅吸附 溶质，也吸附溶剂。存在竞争吸附性。
2.0
m mol / g
1.5 1.0 0.5 0.05 0.10 0.15 0.20
浓度
第五章
固体表面对溶液中溶质的吸附
当一溶液与固体表面接触时，固体表面 将会吸附溶质。 用途：可利用该现象从溶液中分离溶质，
同时也可用来研究固体表面的状态；染色、色层分
离；离子交换、分散、润湿的调节
正如绪论所说：吸附是许多界面现象的原因。固体 对溶质的吸附比较复杂，下面分别加以讨论。 ① 低分子的吸附： 活性炭从水溶液中吸附脂肪酸的吸附等 温线如图所示：
10-10mmol/cm2
吸 附 量
加盐
未加盐
平衡浓度 ｍ mol / l
溶液中吸附的应用 1. 对分散度的调节
利用固体对界面活性物质及高分子物质等的吸附，能
够调节固体粒子在液体中的分散性。
应用领域：涂料、化妆品、工业废水处理等。
长链化合物（表面活性剂）对分散性的调节
固体粉末易于分散在能润湿其粒子表面的溶液中。反
周围的双电层的扩散层部分。因此这一区域内的吸
附并不引起ξ 电位的变化。
第二区 吸附等温线的斜率急剧增大，ξ 电位也急剧 变化。
此时吸附发生在双电层内侧的stern层中，因为吸附 使得氧化铝粒子表面电荷被中和。
第三区 吸附等温线的斜率又变小。这时的吸附又趋 于平滑，ξ 电位则发生变号，这点为2区和3区的交 界处，把该点叫做ξ 电位逆转点，PZR。