固体自溶液中的吸附
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（5）盐对吸附的影响
盐影响溶剂和溶质间的相互作用，因此影 响吸附过程。
例：盐使溶质的溶解度减少，则吸附量源自文库盐浓度 的增加而增加，反之，盐使溶质的溶解度减少， 则吸附量随盐浓度的增加而减少。
4.混合(物)吸附（溶液中的溶质有两种以上）
一种溶质（A） 的吸附量会因另一种溶质（B）的 加入而降低
B浓度越大，则A的吸附量越低 溶液吸附中，Langmuir 公式
X/m = {（X/m）m ，b c} /1+ b c
（X/m）i = {（X/m）m ，i bi ci } /1+ ∑ I bi ci
（X/m）i/ （X/m）j= {（X/m）m ，i bi ci }/ {（X/m）m ，j bj cj}
5. 对高分子的吸附
6.对表面活性剂的吸附 7.对电解质的吸附 8.生命过程中某些化学物质的吸附 9.二元液体混合物中的吸附
固液界面吸附的应用
(1)液相物质的分离提纯 (2)液相色谱 (3) 洗涤作用 (4) 矿物浮选 (5) 制备LB膜 (6) 分散作用 (7) 无机-有机高分子聚合
9.固-液吸附在环境领域中的应用
c n2s S :固体的比表面
RT c S
将（１）式代入求导
n2s
Sc RT
( 0 m )
ns
dn2s dc
作不定积分
ln
n2s
nsRT
( 0 m )S
ln
c
ln
K
set
nsRT 1
( 0 m )S n
n2s
1
Kc n
吸附等温线 n2s
中，不断振荡12小时，静置吸附48小时。 （2）当吸附达到平衡后，在4500转/分离心分离10分钟，取
上层清夜，测定溶液中铜离子浓度。 （3）从溶液浓度的变化，根据公式计算每克固体吸附的溶
质量，可计算表观吸附量。 （4）借助气相吸附理论，研究溶液的平衡浓度与表观吸附
量的关系（BET、Freundivh、Langmuir），处理液相吸 附结果。
吸附极性组分。
（2）溶质的溶解度对吸附的影响
由于溶质的溶解度越小，表示溶质与溶剂 的相互作用力相对较弱。因此，被吸附的 倾向越大，越容易被吸附。
范例1： 脂肪酸的碳氢链越长，在水中的溶解度越小，
被活性碳吸附的越多；若在四氯化碳溶剂中，脂 肪酸的碳氢链越长，溶解度越大，其被活性碳吸 附的越小。
吸附量的顺序：甲酸＜乙酸＜丙酸＜丁酸 原因：非极性吸附剂总是易自极性溶剂中
吸附非极性组分。
例2：硅胶自四氯化碳中吸附脂肪醇
吸附质：乙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇、
正己醇、正辛醇
判断吸附量顺序？
乙醇＞正丙醇＞正丁醇＞正戊醇＞正己醇＞正 辛醇
原因：极性吸附剂总是易自非极性溶剂中
浓度的影响，在稀溶液中，约等于真实吸
附量）
★表观吸附量的实验测定方法
将一定量的固体放入一定量的已知浓度的溶液中，不断振 荡，当吸附达到平衡后，测定溶液的浓度，从溶液浓度的 变化，计算每克固体吸附的溶质量，可计算表观吸附量。
例：高岭石对重金属的吸附作用的研究 （1）将一定量的高岭石放入一定量的已知浓度的 铜溶液
范例2：
苯甲酸在四氯化碳中的溶解度远远大于在水中的 溶解度。
判断：硅胶在两种溶剂中对同浓度的苯甲酸（约 0.1mol/L）吸附时,在那一种情况下吸附量更大?
结论:硅胶自四氯化碳中吸附苯甲酸的量大于在水 中吸附的量. 因为硅胶是极性吸附剂，水的极性比苯甲酸强， 硅胶对水有强烈的吸引力，所以减少了硅胶对苯 甲酸的吸附，而硅胶对四氯化碳的吸引力弱，所 以硅胶易于吸附苯甲酸。
原因： （1）溶质分子在溶液中的扩散速度小于在气
体中的扩散速度 （2）固体表面有一层液膜，溶质分子必须通
过这层膜才能被吸附，所以，吸附速慢。 （3）吸附剂表面孔的因素。
★表观吸附量
nis
(ci,0
ci,e )V m
Ci,0 : 溶液中i组分的起始浓度 Ci,e : 达吸附平衡时，溶液中i组分的浓度 V : 溶液的体积 m : 溶剂的质量 nis : i 组分的表观吸附量（忽略了溶剂吸附对
set
b
K
/ a1b
x2s x1s a2b
x1s x2s 1
x2s
1
ba2b ba2b
在稀溶液中 a2b c2b
设 ns代表θ=1时被吸附物质的总的物质的量 （摩尔数）
n2s ns
x2s
bc2b
1 bc2b
c2b n2s
1 nsb
c2b ns
c2b n2s 对c2b作图, 直线关系, 可求ns , b
★ 溶液中所含杂质的影响往往不可忽略。
★多为物理吸附。一般来说，和固体表面性质相近 者易被吸附
2.在稀溶液中的吸附
(1)稀溶液是由溶剂和具有一定溶解度的溶质组成的 溶液,由于稀溶液中溶质的摩尔数接近于1，吸附 过程中溶剂的浓度基本不变，所以测得的吸附量 基本只是由溶质的吸附引起的。
（2）固体自稀溶液中的的吸附等温线的形状与固气吸附相似，通常气体吸附中的公式也可用于溶 液吸附。
S型
L型
H型
C型
溶剂有强烈竞争吸附， 且溶质为垂直定向吸附
c 溶剂吸附少，且溶质为线 形分子，躺式吸附
溶质与固体吸附力强， 化学吸附
3. 吸附剂、溶质和溶剂的极性等其它性质对吸附量
的影响 （1）同系物的吸附——Traube规则
“吸附量随碳链的增加而有规律的增加”。
例1：碳自水溶液中吸附脂肪酸
吸附质：甲酸、乙酸、丙酸、丁酸 判断：吸附量顺序？
(3)温度的影响
一般情况下，溶液吸附为放热过程，温度升高， 吸附量减少。
若溶质吸附时从表面上替换下大量溶剂分子，则 体系熵增加，是熵驱动过程，，温度升高，吸附 量增加。
溶质的溶解度与温度有关。温度升高，溶解度增 加，则吸附量减少。反之亦然。
（4）吸附剂孔径大小的影响
孔径越小，吸附剂向孔径内扩散的速度越 慢，吸附平衡时间越长；且只有尺寸小于 孔径的溶质分子才能被吸附。
H ：Henry 系数。该系数只与该溶质本身的性质和 主要溶质的性质和浓度有关。而与其它的溶质无 关。
5.混合溶剂对固-液吸附的影响
当混合溶剂由两种非极性溶剂组成,则从混合溶剂 吸附第三组分的等温线一般介于两种单纯溶剂的 溶液中吸附时的等温线之间
混合溶剂由一种非极性溶剂和一种极性溶剂组成, 则从混合溶剂吸附第三组分的量比任何一种单纯 溶剂中的溶液吸附时的量少.
② Freundlich 等温式 设固体与纯溶剂的界面张力为γ0，界面
上铺满单分子层时的界面张力为γm，则当界 面上溶质分子的覆盖率为θ时，界面张力为
0 (1 ) m
n2s ns
0
n2s ns
( 0
m)
- - - (1)
对稀溶液，Gibbs等温式可写作
作业：
• 从网上查询固-液吸附在环境科学领域应用 的范例,并进行简单的综述. (请注明文献来源)
胶体与界面化学 导论（六）
—环境工程专业
2.8 固体-溶液界面吸附 Adsorption at solid-liquid interface
1、固-液吸附的特点
固-液吸附
对纯液体的吸附(界面密度增大) 溶液中的吸附(界面浓度的变化)
通常只研究后者
特点:
★ 多组分的竞争吸附，影响因素复杂。
固体自溶液中吸附的三种作用力
从溶液Langmuir公式可见：
一般情况下，两种溶质的相对吸附量只与两种溶 质的相对浓度有关，与第三种溶质的存在与否无 关
若溶液中有一种被强烈吸附的溶质，则其它衡量 溶质的吸附等温线式是线性的。 （X/m）i = {（X/m）m ，i bi ci } /1+ ∑ I bi ci （X/m）i = {（X/m）m ，i bi ci } / b1 c1 （X/m）i = {（X/m）m ，i }bi ci / b1 c1 （X/m）i= H iCi
界面层上固体与溶质之间的相互作用力。 固体与溶剂之间的作用力 溶液中溶质与溶剂之间的相互作用力 结论：
溶液中的吸附是溶质和溶剂分子竞争吸附净 结果；固体表面的溶质浓度比溶液内部大， 为正吸附；否则为负吸附。
★固-液吸附速率
溶液中的吸附速率一般小于气体吸附速率，所以 溶液吸附平衡时间较长。
自稀溶液中的吸附等温式
（1）.吸附等温方程式 ① Langmuir 等温式
吸附平衡时
Bb As
Bs Ab
Bs,Bb: 分别代表被吸附的和溶液中的溶质 As ,Ab : 分别代表被吸附的和溶液中的溶剂
吸附平衡常数
K
x2s a1b x1s a2b
a1b, a2b: 溶剂、溶质在溶液本体中的活度 x1s , x2s:溶剂、溶质在吸附层中的摩尔分数 稀溶液中 a1b≈常数
范例(1):活性碳用于水和废水的处理 生活饮用水和工业用水标准 活性碳的吸附机理 活性碳吸附对废水处理的方式 水处理后活性碳的再生 范例(2): 黏土矿物吸附的应用
作业：
从网上查询2003-2005两年来关于固体吸附 剂在环境科学领域应用的研究文献,根据所 查文献，选择你感兴趣的课题，完成一篇 综述报告。 (要求有摘要、关键词，并请注明参考文献)
盐影响溶剂和溶质间的相互作用，因此影 响吸附过程。
例：盐使溶质的溶解度减少，则吸附量源自文库盐浓度 的增加而增加，反之，盐使溶质的溶解度减少， 则吸附量随盐浓度的增加而减少。
4.混合(物)吸附（溶液中的溶质有两种以上）
一种溶质（A） 的吸附量会因另一种溶质（B）的 加入而降低
B浓度越大，则A的吸附量越低 溶液吸附中，Langmuir 公式
X/m = {（X/m）m ，b c} /1+ b c
（X/m）i = {（X/m）m ，i bi ci } /1+ ∑ I bi ci
（X/m）i/ （X/m）j= {（X/m）m ，i bi ci }/ {（X/m）m ，j bj cj}
5. 对高分子的吸附
6.对表面活性剂的吸附 7.对电解质的吸附 8.生命过程中某些化学物质的吸附 9.二元液体混合物中的吸附
固液界面吸附的应用
(1)液相物质的分离提纯 (2)液相色谱 (3) 洗涤作用 (4) 矿物浮选 (5) 制备LB膜 (6) 分散作用 (7) 无机-有机高分子聚合
9.固-液吸附在环境领域中的应用
c n2s S :固体的比表面
RT c S
将（１）式代入求导
n2s
Sc RT
( 0 m )
ns
dn2s dc
作不定积分
ln
n2s
nsRT
( 0 m )S
ln
c
ln
K
set
nsRT 1
( 0 m )S n
n2s
1
Kc n
吸附等温线 n2s
中，不断振荡12小时，静置吸附48小时。 （2）当吸附达到平衡后，在4500转/分离心分离10分钟，取
上层清夜，测定溶液中铜离子浓度。 （3）从溶液浓度的变化，根据公式计算每克固体吸附的溶
质量，可计算表观吸附量。 （4）借助气相吸附理论，研究溶液的平衡浓度与表观吸附
量的关系（BET、Freundivh、Langmuir），处理液相吸 附结果。
吸附极性组分。
（2）溶质的溶解度对吸附的影响
由于溶质的溶解度越小，表示溶质与溶剂 的相互作用力相对较弱。因此，被吸附的 倾向越大，越容易被吸附。
范例1： 脂肪酸的碳氢链越长，在水中的溶解度越小，
被活性碳吸附的越多；若在四氯化碳溶剂中，脂 肪酸的碳氢链越长，溶解度越大，其被活性碳吸 附的越小。
吸附量的顺序：甲酸＜乙酸＜丙酸＜丁酸 原因：非极性吸附剂总是易自极性溶剂中
吸附非极性组分。
例2：硅胶自四氯化碳中吸附脂肪醇
吸附质：乙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇、
正己醇、正辛醇
判断吸附量顺序？
乙醇＞正丙醇＞正丁醇＞正戊醇＞正己醇＞正 辛醇
原因：极性吸附剂总是易自非极性溶剂中
浓度的影响，在稀溶液中，约等于真实吸
附量）
★表观吸附量的实验测定方法
将一定量的固体放入一定量的已知浓度的溶液中，不断振 荡，当吸附达到平衡后，测定溶液的浓度，从溶液浓度的 变化，计算每克固体吸附的溶质量，可计算表观吸附量。
例：高岭石对重金属的吸附作用的研究 （1）将一定量的高岭石放入一定量的已知浓度的 铜溶液
范例2：
苯甲酸在四氯化碳中的溶解度远远大于在水中的 溶解度。
判断：硅胶在两种溶剂中对同浓度的苯甲酸（约 0.1mol/L）吸附时,在那一种情况下吸附量更大?
结论:硅胶自四氯化碳中吸附苯甲酸的量大于在水 中吸附的量. 因为硅胶是极性吸附剂，水的极性比苯甲酸强， 硅胶对水有强烈的吸引力，所以减少了硅胶对苯 甲酸的吸附，而硅胶对四氯化碳的吸引力弱，所 以硅胶易于吸附苯甲酸。
原因： （1）溶质分子在溶液中的扩散速度小于在气
体中的扩散速度 （2）固体表面有一层液膜，溶质分子必须通
过这层膜才能被吸附，所以，吸附速慢。 （3）吸附剂表面孔的因素。
★表观吸附量
nis
(ci,0
ci,e )V m
Ci,0 : 溶液中i组分的起始浓度 Ci,e : 达吸附平衡时，溶液中i组分的浓度 V : 溶液的体积 m : 溶剂的质量 nis : i 组分的表观吸附量（忽略了溶剂吸附对
set
b
K
/ a1b
x2s x1s a2b
x1s x2s 1
x2s
1
ba2b ba2b
在稀溶液中 a2b c2b
设 ns代表θ=1时被吸附物质的总的物质的量 （摩尔数）
n2s ns
x2s
bc2b
1 bc2b
c2b n2s
1 nsb
c2b ns
c2b n2s 对c2b作图, 直线关系, 可求ns , b
★ 溶液中所含杂质的影响往往不可忽略。
★多为物理吸附。一般来说，和固体表面性质相近 者易被吸附
2.在稀溶液中的吸附
(1)稀溶液是由溶剂和具有一定溶解度的溶质组成的 溶液,由于稀溶液中溶质的摩尔数接近于1，吸附 过程中溶剂的浓度基本不变，所以测得的吸附量 基本只是由溶质的吸附引起的。
（2）固体自稀溶液中的的吸附等温线的形状与固气吸附相似，通常气体吸附中的公式也可用于溶 液吸附。
S型
L型
H型
C型
溶剂有强烈竞争吸附， 且溶质为垂直定向吸附
c 溶剂吸附少，且溶质为线 形分子，躺式吸附
溶质与固体吸附力强， 化学吸附
3. 吸附剂、溶质和溶剂的极性等其它性质对吸附量
的影响 （1）同系物的吸附——Traube规则
“吸附量随碳链的增加而有规律的增加”。
例1：碳自水溶液中吸附脂肪酸
吸附质：甲酸、乙酸、丙酸、丁酸 判断：吸附量顺序？
(3)温度的影响
一般情况下，溶液吸附为放热过程，温度升高， 吸附量减少。
若溶质吸附时从表面上替换下大量溶剂分子，则 体系熵增加，是熵驱动过程，，温度升高，吸附 量增加。
溶质的溶解度与温度有关。温度升高，溶解度增 加，则吸附量减少。反之亦然。
（4）吸附剂孔径大小的影响
孔径越小，吸附剂向孔径内扩散的速度越 慢，吸附平衡时间越长；且只有尺寸小于 孔径的溶质分子才能被吸附。
H ：Henry 系数。该系数只与该溶质本身的性质和 主要溶质的性质和浓度有关。而与其它的溶质无 关。
5.混合溶剂对固-液吸附的影响
当混合溶剂由两种非极性溶剂组成,则从混合溶剂 吸附第三组分的等温线一般介于两种单纯溶剂的 溶液中吸附时的等温线之间
混合溶剂由一种非极性溶剂和一种极性溶剂组成, 则从混合溶剂吸附第三组分的量比任何一种单纯 溶剂中的溶液吸附时的量少.
② Freundlich 等温式 设固体与纯溶剂的界面张力为γ0，界面
上铺满单分子层时的界面张力为γm，则当界 面上溶质分子的覆盖率为θ时，界面张力为
0 (1 ) m
n2s ns
0
n2s ns
( 0
m)
- - - (1)
对稀溶液，Gibbs等温式可写作
作业：
• 从网上查询固-液吸附在环境科学领域应用 的范例,并进行简单的综述. (请注明文献来源)
胶体与界面化学 导论（六）
—环境工程专业
2.8 固体-溶液界面吸附 Adsorption at solid-liquid interface
1、固-液吸附的特点
固-液吸附
对纯液体的吸附(界面密度增大) 溶液中的吸附(界面浓度的变化)
通常只研究后者
特点:
★ 多组分的竞争吸附，影响因素复杂。
固体自溶液中吸附的三种作用力
从溶液Langmuir公式可见：
一般情况下，两种溶质的相对吸附量只与两种溶 质的相对浓度有关，与第三种溶质的存在与否无 关
若溶液中有一种被强烈吸附的溶质，则其它衡量 溶质的吸附等温线式是线性的。 （X/m）i = {（X/m）m ，i bi ci } /1+ ∑ I bi ci （X/m）i = {（X/m）m ，i bi ci } / b1 c1 （X/m）i = {（X/m）m ，i }bi ci / b1 c1 （X/m）i= H iCi
界面层上固体与溶质之间的相互作用力。 固体与溶剂之间的作用力 溶液中溶质与溶剂之间的相互作用力 结论：
溶液中的吸附是溶质和溶剂分子竞争吸附净 结果；固体表面的溶质浓度比溶液内部大， 为正吸附；否则为负吸附。
★固-液吸附速率
溶液中的吸附速率一般小于气体吸附速率，所以 溶液吸附平衡时间较长。
自稀溶液中的吸附等温式
（1）.吸附等温方程式 ① Langmuir 等温式
吸附平衡时
Bb As
Bs Ab
Bs,Bb: 分别代表被吸附的和溶液中的溶质 As ,Ab : 分别代表被吸附的和溶液中的溶剂
吸附平衡常数
K
x2s a1b x1s a2b
a1b, a2b: 溶剂、溶质在溶液本体中的活度 x1s , x2s:溶剂、溶质在吸附层中的摩尔分数 稀溶液中 a1b≈常数
范例(1):活性碳用于水和废水的处理 生活饮用水和工业用水标准 活性碳的吸附机理 活性碳吸附对废水处理的方式 水处理后活性碳的再生 范例(2): 黏土矿物吸附的应用
作业：
从网上查询2003-2005两年来关于固体吸附 剂在环境科学领域应用的研究文献,根据所 查文献，选择你感兴趣的课题，完成一篇 综述报告。 (要求有摘要、关键词，并请注明参考文献)