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比表面积定义如何计算(什么是比表面积?)


1. 什么是表面和表面积?

表面是固体与周围环境,特别是液体和气体相互影响的部分;表面的大小即表面积。表面积可以通过颗粒分割(减小粒度)和生成孔隙而增加,也可以通过烧结、熔融和生长而减小。

2. 什么是比表面积?为什么表面积如此重要?

比表面积英文为 specific surface area,指的是单位质量物质所具有的总面积。分外表面积、内表面积两类。国际标准单位为m2/g。表面积是固体与周围环境,特别是液体和气体相互作用的手段和途径。一般有下列三种作用:

1) 固体-固体之间的作用:表现为自动粘结,流动性(流沙),压塑性等。

2) 固体-液体之间的作用:表现为浸润,非浸润,吸附能力等。

3) 固体-气体之间的作用:表现为吸附,催化能力等。

3. 什么是开孔和闭孔?

多孔固体中与外界连通的空腔和孔道称为开孔(open pore),包括交联孔、通孔和盲孔。这些孔道的表面积可以通过气体吸附法进行分析。除了可测定孔外,固体中可能还有一些孔,这些孔与外表面不相通,且流体不能渗入,因此不在气体吸附法或压汞法的测定范围内。不与外界连通的孔称为闭孔(close pore)。开孔与闭孔大多为在多孔固体材料制备过程中形成的,有时也可在后处理过程中形成,如高温烧结可使开孔变为闭孔。

4. 吸附的本质是什么?

吸附可以分为物理吸附和化学吸附。

物理吸附:物理吸附是指吸附质(可理解为污染物)与吸附剂(比如活性炭)表面的分子之间的范德华力(分子间作用力)而相互吸引发生的吸附过程。物理吸附几乎没有选择性,可逆,在高温下容易发生解吸附(吸附质与吸附剂分离)现象。

化学吸附:化学吸附是吸附质分子与吸附剂表面官能团的某些原子发生电子的转移、交换或共有,即形成化学键(如共价键)的吸附作用。化学吸附具有一定的选择性,多不可逆,且能在较高温度下保持吸附状态。


而不管是物理吸附还是化学吸附都跟吸附剂的表面有关,即吸附剂表面可提供给吸附质的“吸附位点”(有学者认为吸附位点是化学吸附的范畴,此处统指吸附发生在吸附剂表面(包括内表面)的位置)有关。

吸附剂的吸附性能跟吸附的污染物分子结构、吸附剂的表面官能团、分子极性等很多因素有关,而吸附性能也需要从多方面综合考虑,比如吸附平衡时间、吸附效率、吸附容量、吸附适宜温度等等。比表面积越大吸附能力越强,我觉得不能说的这么绝对。因为影响吸附能力的因素很多并不只取决于比表面积,但不能否认比表面积是很重要的一个因素。

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