物质在固体表面上或孔隙容积内积聚的现象被称为吸附，图1-5所示为吸附剂的吸脱附基本行为[19]。吸附又被分为物理吸附和化学吸附两种。物理吸附可以比作凝聚现象，在该吸附过程中被吸附分子的化学性质保持不变，物理吸附又被称为van der Waals吸附；而化学吸附过程则可以看成为相界面上发生的化学反应，相互作用的成分间发生电子重新分配，并形成化学键。在化学吸附中吸附质与吸附剂之间形成的结合方式实际上是化学键。化学吸附一般发生在像边缘不饱和碳原子等活性位(Active Sites)上，于是存在固定的吸附位，而且被吸附分子不能沿表面移动。这是物理吸附和化学吸附的根本区别，实际上该本质区别的根源在于引起吸附发生的相互作用力的不同[20，21]。化学吸附过程，就像在化学结合中出现的情形一样，吸附质是通过价电子的交换或共有发生化学键合而结合在吸附剂的表面。物理吸附则是由吸附剂与吸附质的分子间相互作用力所引起，物理吸附中的力与分子间的内聚力一样，也即与固相、气相和液相中作用的van der Waals力一样，这种力是静电性的。现已知道有三种效应能产生van der Waals吸附力，它们是Keesom定向效应、Debye诱导效应(极化效应)和London色散效应。定向效应是极性分子之间，偶极定向排列所产生的作用力，该效应与温度成反比；诱导效应是当极性分子与非极性分子靠近时，极性分子的偶极使非极性分子发生变形，从而导致的相互间的作用；色散效应是由于分子中的电子与原子核皆处在不断的运动中，因此经常会发生电子云和原子核之间的瞬时相对位移，结果产生瞬时偶极。两个瞬时偶极必然是处于异极相邻的状态，相互吸引。因为该力与引起光色散现象的力相类似，色散效应由此而得名。任何物质都含有不定偶极和四极，它们会引起均匀分布的电子密度发生瞬时偏移，当吸附质分子接近吸附剂原子或分子时，不定偶极(四极)的电子组成变得有序，这是二者相互吸引的结果。大多数情况下，由于炭具有非极性的特征，所以吸附体系分子间的相互作用以色散力为主，色散力与吸附质分子的电子密度分布性质无关，且对于不同化学性质的吸附剂来讲色散力的佳接近恒定，因此由色散力引起的相互作用不具有特殊性。在某些情况下，吸附6活性炭纤维的微结构解析及其改性研究质分子与吸附剂分子之间也会形成氢键，使分子间的相互作用增强 Fig．1-5 B asic notions of adsorption 图 吸附的基本过程 按照热力学观点，吸附表现为吉布斯自由能的减小(△G < 0)，与伴有吉布斯自由能减小的所有过程一样，吸附因分子间的相互作用而自发进行。物质由气相或液相向吸附态的迁移，至少有一种自由度的损失(三维体积相→二维表面相)，从而导致熵的减小(△S < 0)。按照方程：△H = △G + TΔS这时自由焓也减小(H < 0)，故吸附过程为放热过程[20]。脱附为吸附的逆过程，为一吸热过程，因而吸附剂的再生常采用加热脱附。吸附容量依赖于气相或液相吸附质的起始浓度，随着吸附质浓度的增加，平衡吸附容量也增加，这意味着在不同浓度下对应不同尺度的纳米空间的充填：在较低的浓度下，由于微孔中特别是极微孔[1，11】中相对孔壁吸附力场的叠加造成吸附势的增强，故而在较低吸附浓度或吸附分压条件下，炭质吸附剂中的微孔优先进行吸附填充；在中等分压下由毛细凝聚而引起中孔发生充填；在相对压力P／Ps接近于1时亦会由于蒸气的毛细凝聚而产生大孔的容积充填。