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比表面積和孔結構對VOCs吸附能力的影響
吸附材料表面積為吸附過程提供了場所，增加了吸附劑與VOCs發生作用的概率，比表面積大意味著吸附性能優越，一般通過打開閉孔或形成新孔來增加吸附劑的比表面積。適當的酸處理和堿處理可以有效地擴大材料的表面積，提高其吸附能力，但過量的酸堿也可能導致孔洞破壞或塌陷從而減少表面積。研究發現，比表面積最高的活性炭并不總是表現出對有機化合物最好的吸附能力，這證明了材料對VOCs的吸附受到多種因素的影響。以活性炭為吸附劑，考察比表面積和孔結構對吸附能力的影響，結果表明對VOCs的吸附主要受孔道擴散控制，且吸附劑的填充密度越小越容易穿透。
碳質吸附材料的微觀結構特別是孔徑分布決定了其對VOCs的吸附能力，研究發現，制備原料和條件會影響其比表面積和孔特性。不同活化溫度對多孔炭材料物理結構的影響規律，發現活化溫度對孔徑的影響較為顯著，隨著活化溫度的升高，炭材料的孔隙結構經歷從低到高又到低的過程。
一般來說，微孔是吸附的主要部位，但在狹窄的孔隙中擴散阻力增大，也會導致吸附率較低；中孔增強了顆粒內的擴散，縮短了吸附時間。因此，吸附材料的孔徑決定了能被吸附的VOCs分子的大小，根據尺寸排阻理論，只有當孔隙直徑大于VOCs的分子直徑時，VOCs分子才能進入吸附材料的孔隙。因此，最佳吸附發生在孔徑與吸附質分子尺寸相匹配的地方，微孔有利于小體積VOCs的吸附，中孔等大孔隙更適合大分子VOCs的吸附。對于同一類型的VOCs，分子的直徑越大，吸附劑之間孔壁的疊加性越強；吸附鍵能越強，VOCs的吸附能力越大，較大的VOCs分子表現出較低的吸附能力。
正己烷、甲苯、乙酸乙酯等不同目標物質在活性炭、5A、NaY、13X等吸附劑上的吸脫附行為，采用色譜法與熱重法對不同VOCs分子在不同吸附劑上的吸脫附行為進行了熱力學研究，發現物理吸附的作用力大小與吸附劑的孔徑分布和分子直徑相關，當吸附質分子靠近吸附劑表面時，固體表面與分子之間發生相互作用，當分子處于兩個表面的時候會產生勢能疊加（例如狹縫孔），而圓柱或球形孔的勢能會更大。
來源：大城小E
