2.2 吸附理论
2.2.1 Langmuir理论（单分子层吸附理论）
该理论的基本观点是固体表面均匀分布着大量具有剩余价力的原子，剩余价力的作用范围大约在分子大小的范围内，当气体与之接触时就会被吸附在固体表面，一旦表面上覆盖满一层气体分子，这种力场就得到了饱和，吸附就不再发生，因此，吸附是单分子层的。Langmuir吸附理论示意图见图2-3，其中E为吸附/脱附所需的能量，D为吸附位之间的距离，K为常数，T为温度。
图2-3 Langmuir吸附理论示意图
朗格缪尔假定：
（1）吸附质分子之间不存在相互作用力。
（2）所有吸附剂表面具有均匀的吸附能力。
（3）在一定条件下吸附和脱附达到动态平衡。
（4）气体的吸附速率与该气体在气相中的分压成正比。
（5）定位吸附，每个吸附位只容纳1个吸附质分子。
2.2.2 BET理论（多分子层吸附理论）
BET（Brunauer，Emmett和Teller）理论［37］是Langmuir单分子层吸附理论的延伸。BET理论认为，物理吸附由范德华力引起，由于气体分子之间同样存在范德华力，被吸附的分子也具有吸附能力。在第一层吸附层上，由于被吸附分子间存在范德华力，还可以吸附第二层、第三层……形成多层吸附，各吸附层间存在动态平衡。BET理论示意图见图2-4。
图2-4 BET理论示意图
BET理论建立的几个假设：
（1）吸附是无限层。
（2） Langmuir理论可应用于各吸附层。
（3）第一层的吸附热是常数，之后各层的吸附热都相等并等于凝聚热。
（4）最上面一层与气相平衡。
2.2.3 Polanyi的吸附势理论
所有的吸附理论中，Polanyi的吸附势理论是最被广泛接受的吸附理论。吸附势理论假定吸附剂的表面是由具有不同吸附势能的点组成，其中吸附势能最大的点称为吸附中心。具有相同吸附势能的吸附中心组成的表面称为等势面，而与这些等势面距离相等的点具有相同的吸附势能，并能形成一个新的等势面。当与等势面的距离增加到一个值rmax，吸附势能降低到零。由于吸附剂表面及其周围存在吸附力，气体可以被吸附在固体表面并凝结，气体在从固体表面到吸附势能为零的空间上存在密度梯度。
2.2.4 孔体积填充理论
Dubinin等将吸附势理论引入到微孔吸附的研究中，创立了微孔体积填充理论，该理论又称为Dubinin-Polanyi吸附理论。该理论认为：与吸附质分子相比，大孔和介孔的孔径都较大，因此吸附表面曲率的影响是可以忽略不计；但是具有分子尺度的微孔，由于孔壁之间距离很近，会发生吸附势场的叠加，这种效应使得气体在微孔吸附剂上的吸附机理完全不同于在开放表面上的吸附机理。微孔内气体的吸附行为是孔填充，微孔体积填充理论示意图见图2-5，而不是Langmuir、BET等理论所描述的表面覆盖形式。在微孔吸附过程中，被填充的吸附空间（吸附相体积）相对于吸附势的分布曲线为特征曲线，在色散力起主要作用的吸附体系中，该特征曲线具有温度不变性［42］。
图2-5 微孔体积填充理论示意图
2.2.5 毛细凝聚理论
由于在一个小孔内，表面张力会使饱和蒸汽压降低。因此，在相同温度下，多孔吸附剂中较小的孔内可能填充有液态吸附质，其压力比纯液体表面的饱和蒸汽压力低。这种现象即为毛细管冷凝现象，在水蒸气吸附中起至关重要的作用。