影响固体在溶液中吸附的因素

固体在溶液中的吸附比较复杂,影响因素也较多,主要有吸附剂、吸附物和溶剂的性质以及吸附过程的具体操作条件等。

(1)吸附剂的性质

吸附剂的结构决定其理化性质,进而决定其吸附效果。一般要求吸附剂的吸附容量大,速率快,机械强度好,易解吸。吸附容量主要与吸附剂的比表面积和吸附位点数量有关。比表面积越大,孔隙度越高,吸附容量就越大;吸附速率主要与颗粒度和孔径分布有关,颗粒度越小,吸附速率越快,孔径分布适当,有利于吸附物向空隙中扩散。所以要吸附分子量大的物质时,应选择孔径大的吸附剂;反之,要吸附分子量小的物质,则选择比表面积高及孔径小的吸附剂。极性吸附剂易吸附极性溶质;非极性吸附剂易吸附非极性溶质。如活性炭在水中吸附脂肪酸同系物时,吸附量随酸的碳原子数增加而增加;如吸附剂改为硅胶,介质仍为水,则吸附次序就完全相反。

(2)吸附质的性质

吸附质分子的结构与性质:分子的大小和化学结构对吸附有较大的影响。因为吸附速率受内扩散速率的影响,吸附质分子的大小与吸附剂孔径大小成一定比例。在同系物中,分子大的较分子小的易被吸附,不饱和链化合物较饱和链化合物易被吸附,芳香族有机物较脂肪族有机物易被吸附。吸附质若在介质中发生解离,其吸附量必然下降。吸附质若能与溶剂形成氢键,则极易溶于溶剂之中,就不易被吸附剂所吸附;如果吸附质能与吸附剂形成氢键,则可提高吸附量。

吸附质在溶液中的溶解度:溶解度愈小愈易被吸附。同一族物质的溶解度随链的加长而降低,而吸附容量随同系物的系列上升或分子量的增大而增加。有机化合物引入取代基后,由于溶解度的改变,吸附量也随之改变。

(3)溶剂的影响

一般地,吸附质溶解在单溶剂中易被吸附,而溶解在混合溶剂(无论是极性与非极性混合溶剂还是极性与极性混合溶剂)中则不易被吸附。所以一般用单溶剂吸附,用混合溶剂解吸。

(4)溶液pH值的影响

溶液pH值控制酸性或碱性化合物的解离度。通过调节溶液pH值可以控制某些化合物的解离度,使溶液中的化合物呈分子状态,有利于吸附。各种溶质吸附的最佳pH值可通过实验确定。如有机酸类溶于碱,胺类溶于酸。所以,有机酸在酸性条件下、胺类在碱性条件下较易被非极性吸附剂所吸附。溶液的pH值还会影响吸附质的溶解度,以及影响胶体物质吸附质的带电情况。

(5)温度的影响

吸附是放热反应。吸附热越大,温度对吸附的影响越大。物理吸附的吸附热较小,温度变化对吸附的影响不大;对于化学吸附,低温时吸附量随温度升高而增加。温度对吸附质的溶解度也有影响,若溶解度随温度升高而增大,则不利于吸附;相反,有利于吸附。

(6)其他组分的影响

当溶液中存在两种以上溶质时,根据溶质的性质,可以互相促进、干扰或互不干扰。一般来讲,当溶液中存在其他溶质时,往往会引起吸附而使另一种溶质的吸附量降低,对混合溶质的吸附较纯溶质的吸附效果差,但有时也有例外。用吸附技术分离药物植物活性成分时,通常提取液中不只是单一的活性物质,而是多组分的混合物。在吸附时,不同活性成分之间可以共吸附,互相促进或互相干扰。

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