吸附是指溶液中的各種氣體、蒸氣和溶質在固體或液體物質表面的吸附。可吸附的物質叫吸附劑，被吸附的物質叫吸附質。吸附可分為物理吸附和化學吸附。
以下是關於吸附的專業解釋。
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吸附的
(1)物理吸附和化學吸附
吸附是指壹種物質附著在固體或液體表面或物質在相界面上的濃度與本體不同的平衡現象。吸附其他物質的物質稱為“吸附劑”，被吸附的物質稱為“吸附劑”。“吸附容量”用每單位質量吸附劑能吸附的吸附質的量來表示。
(10-103)
或(10-104)
吸附過程中釋放的熱量稱為吸附熱Qads。傳統上，放熱吸附，Qads為正，否則為負，所以
(10-105)
對於某種吸附劑和某種吸附質的體系，實驗表明，達到平衡時的吸附量與溫度和氣體壓力有關，即吸附方程可表示為:
(10-106)
恒壓下，P=常數，則q=f(T)，稱為“吸附等壓型”。
在吸附容量不變的情況下，q=常數，那麽P=f(T)，這就是所謂的“吸附當量公式”。
恒溫時，T=常數，則q=f(P)，稱為“吸附等溫線”。在上述條件下做出的實驗曲線分別稱為“等壓線”、“等壓線”和“等溫線”。安索帕主要用於研究溫度變化時吸附型轉變的過程。“等距線”可用於確定等效吸附熱，即
(10-107)
而“等溫線”常用於解釋壹些相關現象和測定比表面積等。常見的吸附等溫線類型如圖10-18所示。
圖10-18吸附等溫線模型
單層；(b)和(c)多分子層；
(d)和(e)多分子層聚集在孔中；
(f)均勻表面上單層的表面相變。
吸附壹般可以分為兩種:物理吸附和化學吸附。本質上，物理吸附中吸附質與吸附劑表面的相互作用屬於範德華力，而在化學吸附中屬於化學鍵的價鍵力，二者之間形成吸附鍵。內在本質的差異使其宏觀表現不同，如表10-9所示。
表10-9物理吸附和化學吸附的比較
項目物理吸附和化學吸附
吸附力範德華力化學鍵力
吸附熱較小，約為幾kj·mol-1。
冷凝熱(液化熱)比較大，大概幾十到幾百kj·mol-1。
接近反應熱
選擇性非選擇性(非定位)選擇性(定位)
吸附穩定性不穩定，易解吸，穩定，難解吸。
單層或多層單層的分子層數
吸附速率不需要活化能，速度快，不受溫度影響。壹般需要活化能，而且比較慢，升溫比較快。
可逆性可逆吸附可逆或不可逆(例如活性炭吸附O2，但解吸時釋放CO)。
壹般來說，物理吸附和化學吸附可以同時發生。但是，因為化學吸附需要很大的活化能，所以只能在高溫下以相當大的速率進行。所以低溫下通常以物理吸附為主，溫度逐漸過渡到化學吸附。從吸附等壓線可以看出這種關系，典型曲線如圖10-19，其中(a)物理吸附占優勢；(b)化學吸附占主導地位；(c)從物理吸附到化學吸附的轉變(非平衡關系)。
(2)吸附劑吸附等溫線和比表面積的測定
為了解釋如圖10-18(a)的吸附等溫線規律，Langmuir從單層吸附的角度推導出如下吸附等溫線:
(10-108)
式中，Vm是單位吸附劑形成單層吸附所必需的吸附質體積。
v為平衡壓力p下單位吸附劑吸附的吸附質體積，θ為平衡壓力p下吸附達到平衡時表面被吸附質覆蓋的分數，稱為“覆蓋度”，A為吸附平衡常數。圖10-20是V和p的變化關系，從圖中可以看出，當p→∞，AP 1，θ→1，V=Vm時，吸附達到飽和；當p → 0，1 ″ AP，θ=ap時，θ與平衡壓力p成線性關系，可見圖10-18(a)中的朗繆爾等溫式可以解釋低壓和高壓的吸附規律。而中壓指數變化階段通常由另壹種類型的吸附等溫線-Frandlich等溫線描述:
(10-109)
其中q是吸附容量，k和n是經驗常數，n是大於1的值。這個公式適用於中壓。
Vm的值可以通過將方程(10-108)線性化為以下兩種形式來確定:
(10-110)
或者(10-111)
所以，如果把變量對分開作圖，就可以得到壹條直線，從它的斜率和截距可以分別得到Vm和A的值。如果已知每個分子的截面積，則樣品的比表面積∑(單位吸附劑的有效表面積)可用下式表示:(10-112)。
其中am是吸附質分子的橫截面積，L是阿伏伽德羅常數，M是吸附劑的質量，VSTP是STP條件下氣體的摩爾體積。
更常用的測量表面積的等溫公式是BET等溫公式:
(10-113)
其中(氣體P為等溫溫度下被吸附液體的飽和蒸汽壓)，c為常數。最常見BET等溫線形狀(C & gt2)如圖10-18(b)所示，其異常形狀(C≤2)如圖10-18(c)所示。
為了確定已經稱重的吸附劑樣品的表面積，標準BET方法的步驟如下:
(1)測定N2(對照品)在0.05 < x < 0.35範圍內的吸附等溫線；
(2)用最小二乘法計算等溫線在X射線圖上線性區域的斜率和截距；
(3)根據獲得的斜率和截距計算VM；
(4)用公式(10-112)計算表面積，其中am(N2)=0.162 nm2。
(3)吸附速率和吸附平衡
在壹定溫度下，系統達到吸附平衡，吸附速率和解吸速率應相等，吸附量應恒定。因此，模型擬好以後，使吸附和解吸速率相等，就可以得到達到平衡時的吸附等溫線公式。我們以朗繆爾吸附模型為例來說明壹下:
朗繆爾吸附模型的基本假設是:(1)對於某種吸附質，吸附劑表面含有壹定數量的吸附位；(2)每個吸附位點只能結合壹個吸附質分子(即固定的單層)；(3)所有部分的相互作用能相等(即吸附活化能是常數，與覆蓋度無關)；(4)不同部位分子間的橫向相互作用等於零。
假設在與吸附劑表面接觸的理想氣體A(壓力p)、未被占據的位置(由表示)和含有未離解的吸附分子A的位置(由表示)之間存在以下平衡:
其中ka和kd分別是吸附和解吸速率常數。如果θ表示表面被覆蓋的部分，並且(1-θ)是未覆蓋部分的部分，則吸附速率ra和解吸速率rd分別為
當達到吸附平衡時，吸附和解吸速率相等，即
然後(10-114)
其中是吸附平衡常數。如果壓力P下每單位催化劑吸附的氣體體積為V(轉換為STP值),達到飽和吸附時為Vm，則
代入公式(10-114)可以得到:那麽(10-115)。
公式(10-115)為朗繆爾吸附等溫公式。
如果有I種物質同時吸附在同壹個固體表面，則不難證明分壓為pi的I組分氣體的覆蓋率θi為:
(10-116)
例如，如果兩種氣態物質A和B同時被吸附，(10-117)
(10-118)
可以看出，隨著pA(或pB)的增大，θB(或θA)減小，因為A和B同時競爭表面上的同壹個活性中心。
上面討論的是在吸附過程中不發生離解的情況。如果吸附分子的吸附伴隨著解離，則解離的粒子各自占據壹個吸附位置，即:
在這種情況下，很容易證明吸附等溫線公式為(10-119)。
在低壓時，可以簡化為:(10-120)
即覆蓋率θ與壓力P的平方根成正比，這個結論可以用來幫助判斷是否存在解離吸附。
對於非理想的真實表面，活化能Ea和Ed對覆蓋θ有不同的依賴函數。通過類似的討論，可以得到相應的速率方程和吸附等溫線方程。表10-10列出了上述討論的結果，以供比較。
表10-10化學吸附速率公式和吸附等溫公式
Ea、Ed和θ的關系；ra和rd的表達；吸附熱吸附速率方程的等溫表達式
理由
想
吸
附Ea，ed與θ ra=kap(1-θ)無關
Rd=kdθ q等於常數dθ/dt = kap(1-θ)-kaθθ= AP/(1+AP)。
(Langmuir等溫式)理想，單層，可用於物理吸附或化學吸附。
真實的
固體
吸
附加線性關系:
Ea=E0a+βθ
Ed=E0d-γθ ra=kape-βθ/RT
rd = kdeγθ/Rt q = Q0-aθdθ/dt = kape-βθ/Rt-keeγθ/Rt
(埃洛維奇方程)θ=RT/αln(A0p)
理論(Tyomkin等溫線)，單層的化學吸附。
對數關系
Ea=E0a+βlnθ
Ed=E0d-γlnθ ra=kapθ-β/RT
rd = KDθγ/RT q = Q0-αlnθdθ/dt = kapθ-β/RT-KDθγ/RT
(關曉-南方程)θ = k p1/n
(Freundlich等溫式)經驗性的，但也有理論上的解釋，化學吸附和物理吸附都適用。