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在一個(gè)吸附系統(tǒng)中，吸附質(zhì)最終會(huì)在吸附劑表面和主體相之間達(dá)到平衡，吸附動(dòng)力學(xué)的定義即是達(dá)到平衡的速率。吸附平衡并不是瞬間出現(xiàn)的，因?yàn)槲剿俾释ǔＪ艿絺髻|(zhì)過程的限制，并由吸附劑和吸附質(zhì)的性質(zhì)共同決定。
吸附過程機(jī)理如下：
（1）液相傳質(zhì)（對(duì)流）
吸附質(zhì)必須首先從溶液主體向活性炭顆粒周圍水的界面層（液膜）傳質(zhì)。在相對(duì)靜止的水中，這種運(yùn)輸主要通過被動(dòng)擴(kuò)散完成，也可通過劇烈混合造成紊流以強(qiáng)化傳質(zhì)，例如在流經(jīng)GAC填料床的過程中或是PAC在水處理單元的混合過程。
（2）邊界層擴(kuò)散
吸附中可能還有額外到碳表面的傳質(zhì)阻力，這與吸附質(zhì)從本體溶液通過穩(wěn)定的水層運(yùn)輸有關(guān)，這個(gè)水層圍繞在吸附劑顆粒的周圍，稱為流體力學(xué)邊界層、液膜或是表面膜。經(jīng)過邊界層的傳質(zhì)是通過分子擴(kuò)散發(fā)生的，分子擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力是濃度梯度。擴(kuò)散速率取決于系統(tǒng)的流體力學(xué)性質(zhì)。
（3）內(nèi)部擴(kuò)散
內(nèi)部擴(kuò)散是指吸附質(zhì)從吸附劑顆粒表面進(jìn)入，如活性炭顆粒，在顆粒內(nèi)運(yùn)輸?shù)轿轿稽c(diǎn)的過程。這與系統(tǒng)的流體力學(xué)條件無關(guān)，但與顆粒尺寸及孔結(jié)構(gòu)有關(guān)。內(nèi)部擴(kuò)散可能有兩種機(jī)理：一種是孔內(nèi)擴(kuò)散，溶質(zhì)分子在被液體充滿的空隙中的擴(kuò)散；另一種是孔表面擴(kuò)散或者固相擴(kuò)散，它是指溶質(zhì)沿著吸附劑表面的擴(kuò)散?？妆砻鏀U(kuò)散只有在表面活化能較弱，不足以阻礙分子的表面流動(dòng)性時(shí)才會(huì)發(fā)生。這在具有高比表面積、孔隙狹小的多孔吸附劑中可能更重要。通常情況下，大孔擴(kuò)散和微孔擴(kuò)散分別被稱為孔內(nèi)擴(kuò)散和孔表面擴(kuò)散?？變?nèi)擴(kuò)散和孔表面擴(kuò)散在吸附劑顆粒內(nèi)部經(jīng)常是同時(shí)發(fā)生的。
（4）表面吸附
完成了一系列的傳質(zhì)之后，吸附質(zhì)到達(dá)吸附有效位點(diǎn)，吸附質(zhì)和吸附劑表面就會(huì)發(fā)生吸附。就物理吸附而言，吸附本身是非?？斓?。因此，前述的一系列擴(kuò)散傳質(zhì)步驟中速度最慢的一步，就稱為限速步驟，它將決定吸附質(zhì)從溶液中被吸附去除的整體速率。在某種情況下，如果吸附伴隨化學(xué)反應(yīng)改變了分子的性質(zhì)，而化學(xué)反應(yīng)比擴(kuò)散過程慢，可以此控制去除速率。
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