
【化】 competitive adsorption
struggle; compete; contend; rivalry; setoff; vie; competition; emulation
【计】 race
【经】 competition; competitiveness; contest; rivalry
adsorb; adsorption; sorb
【化】 adsorb; adsorption
【医】 adsorption
竞争吸附(Competitive Adsorption)指在固液或固气界面中,多种物质同时争夺有限吸附位点的动态过程。根据中国化学会《物理化学术语标准》,该现象的本质是不同吸附质与吸附剂表面活性位点结合能的差异导致的选择性优先吸附。
在环境工程领域,美国化学会(ACS Publications)的研究显示,重金属离子与有机污染物在水处理活性炭上的竞争吸附遵循Langmuir竞争模型,其吸附容量比单一体系下降18-32%。这种交互作用可通过以下公式表达: $$ q{i} = frac{q{max}K{i}C{i}}{1+sum K{j}C{j}} $$ 其中$q_i$为组分i的吸附量,$K$为吸附平衡常数。
工业催化应用中,德国《应用化学》期刊指出铂催化剂表面CO与O₂的竞争吸附直接影响燃料电池效率,强吸附物质会形成「毒化效应」。这种动态平衡关系已成为新型催化剂开发的核心考量参数。
竞争吸附是指当多种吸附质同时存在于同一体系中时,它们在吸附剂表面因吸附位点有限而发生相互竞争的现象。这一过程既影响吸附量,也影响吸附速率,具体机制和特点如下:
基本概念
竞争吸附发生在两种或多种吸附质争夺同一吸附剂表面的活性位点时。当吸附质与吸附剂之间的相互作用力(如亲合力)不同时,亲合力更强的物质会优先占据更多位点。例如,在催化剂制备中,不同金属离子可能因竞争吸附而选择性地分布在载体表面,从而影响催化性能。
吸附位点类型
根据吸附质性质,竞争可能发生在同一类活性位点,或不同类型的位点上。例如,酚醛树脂与乙醇在二氧化硅纤维表面的吸附竞争中,氢键和范德华力的差异决定了优先吸附的物质。
吸附质特性
吸附质的分子结构、电荷状态(如pH影响下的离子化程度)以及浓度比例是关键因素。高浓度或高亲合力的物质更易占据吸附位点。
环境条件
温度、溶液pH值等会改变吸附剂表面性质及吸附质的活性,进而影响竞争结果。例如,在废水处理中,重金属离子与有机污染物的竞争吸附常通过调节pH实现选择性去除。
工业催化
通过控制竞争吸附,可优化催化剂活性组分的分布。例如,在负载型催化剂制备中,不同金属前驱体的竞争吸附能调控最终催化剂的分散度。
环境治理
在吸附法处理复合污染水体时,需考虑污染物间的竞争关系,以提高特定污染物的去除效率。
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