Hiện tƣợng hấp phụ là sự tăng nồng độ của khí (hơi hoặc lỏng) trên bề mặt phân cách pha (rắn-khí hoặc rắn –lỏng) [65-67].
Chất hấp phụ là chất có bề mặt thực hiện sự hấp phụ. Chất bị hấp phụ là chất bị thu hút lên bề mặt chất hấp phụ. Các chất hấp phụ có bề mặt càng phát triển thì khả năng hấp phụ càng tốt. Để có thể so sánh khả năng hấp phụ giữa các chất ngƣời
ta sử dụng khái niệm bề mặt riêng: đó là diện tích bề mặt của chất hấp phụ tính cho
một gam chất hấp phụ, có đơn vị m2/g. Bề mặt riêng có thể khác nhau phụ thuộc
vào bản chất vật liệu và quá trình điều chế, ví dụ silicagen là 200-700 m2
/g, zeolit là
500-800 m2/g…
Trong hấp phụ, các phân tử (nguyên tử) của chất bị hấp phụ liên kết với bề mặt chất hấp phụ bằng các lực tƣơng tác khác nhau. Tùy thuộc vào bản chất của lực hấp phụ ngƣời ta chia ra 2 loại hấp phụ là: hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học.
Sự hấp phụ vật lý là sự hấp phụ xảy ra khi lực tƣơng tác giữa các phân tử (nguyên tử hoặc ion) của chất bị hấp phụ với chất hấp phụ là tƣơng tác Van der Waals, đó là các lực tƣơng tác lƣỡng cực- lƣỡng cực giữa các phân tử hoặc các nhóm phân tử. Hấp phụ vật lý là quá trình thuận nghịch.
Sự hấp phụ hóa học là hấp phụ xảy ra khi có liên kết hóa học giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ. Các liên kết hóa học đó có thể là: liên kết hóa trị, liên kết ion, liên kết phối trí… hấp phụ hóa học là cơ sở cho xúc tác dị thể.
Ngƣời ta phân biệt hấp phụ hóa học và hấp phụ vật lý có thể dựa vào các tiêu chuẩn sau đây: nhiệt hấp phụ, tốc độ hấp phụ và nhiệt độ hấp phụ (bảng 1.2) [67].
Bảng 1.2. So sánh sự khác nhau giữa hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học
Hấp phụ vật lý (Physisorption) Hấp phụ hóa học (Chemisorption)
Lực hấp phụ mang bản chất lực
Vanderwaals. Không có sự trao đổi điện tử
Lực hấp phụ mang bản chất Liên kết hóa học. Có sự trao đổi điện tử
Nhiệt hấp phụ vài Kcal/mol Nhiệt hấp phụ vài chục Kcal/mol
Năng lƣợng hoạt hóa không quan trọng Năng lƣợng hoạt hóa có thể quan trọng
hoặc không quan trọng
Nhiệt độ thấp hấp phụ chiếm ƣu thế Nhiệt độ cao hấp phụ chiếm ƣu thế
Hấp phụ thƣờng là đa lớp Hấp phụ đơn lớp
Sự hấp phụ phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ, áp suất
Có sự chọn lọc
Chỉ hấp phụ các chất có khả năng tạo liên kết
Tuy nhiên trong thực tế sự phân biệt hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học chỉ là tƣơng đối, không có ranh giới rõ rệt giữa hai loại hấp phụ này.