
【化】 competitive adsorption
struggle; compete; contend; rivalry; setoff; vie; competition; emulation
【計】 race
【經】 competition; competitiveness; contest; rivalry
adsorb; adsorption; sorb
【化】 adsorb; adsorption
【醫】 adsorption
競争吸附(Competitive Adsorption)指在固液或固氣界面中,多種物質同時争奪有限吸附位點的動态過程。根據中國化學會《物理化學術語标準》,該現象的本質是不同吸附質與吸附劑表面活性位點結合能的差異導緻的選擇性優先吸附。
在環境工程領域,美國化學會(ACS Publications)的研究顯示,重金屬離子與有機污染物在水處理活性炭上的競争吸附遵循Langmuir競争模型,其吸附容量比單一體系下降18-32%。這種交互作用可通過以下公式表達: $$ q{i} = frac{q{max}K{i}C{i}}{1+sum K{j}C{j}} $$ 其中$q_i$為組分i的吸附量,$K$為吸附平衡常數。
工業催化應用中,德國《應用化學》期刊指出鉑催化劑表面CO與O₂的競争吸附直接影響燃料電池效率,強吸附物質會形成「毒化效應」。這種動态平衡關系已成為新型催化劑開發的核心考量參數。
競争吸附是指當多種吸附質同時存在于同一體系中時,它們在吸附劑表面因吸附位點有限而發生相互競争的現象。這一過程既影響吸附量,也影響吸附速率,具體機制和特點如下:
基本概念
競争吸附發生在兩種或多種吸附質争奪同一吸附劑表面的活性位點時。當吸附質與吸附劑之間的相互作用力(如親合力)不同時,親合力更強的物質會優先占據更多位點。例如,在催化劑制備中,不同金屬離子可能因競争吸附而選擇性地分布在載體表面,從而影響催化性能。
吸附位點類型
根據吸附質性質,競争可能發生在同一類活性位點,或不同類型的位點上。例如,酚醛樹脂與乙醇在二氧化矽纖維表面的吸附競争中,氫鍵和範德華力的差異決定了優先吸附的物質。
吸附質特性
吸附質的分子結構、電荷狀态(如pH影響下的離子化程度)以及濃度比例是關鍵因素。高濃度或高親合力的物質更易占據吸附位點。
環境條件
溫度、溶液pH值等會改變吸附劑表面性質及吸附質的活性,進而影響競争結果。例如,在廢水處理中,重金屬離子與有機污染物的競争吸附常通過調節pH實現選擇性去除。
工業催化
通過控制競争吸附,可優化催化劑活性組分的分布。例如,在負載型催化劑制備中,不同金屬前驅體的競争吸附能調控最終催化劑的分散度。
環境治理
在吸附法處理複合污染水體時,需考慮污染物間的競争關系,以提高特定污染物的去除效率。
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