1．比表面积(specific surface area)

比表面积是指单位质量吸附剂所具有的表面积(S_P), m²/g。假定表面上吸附着一层分子，则吸附量

X_m＝(S_p/A_mN)×M                  (2-1)

式中，X_m为吸附量，g/g; A_m为一个分子在表面上所占的面积，10^-9 m²; N为Avogadro常数；M为相对分子质量。

以微量水吸附为例，取A_m =0.4×10^-9m²,Xm=0.1g/g，代入上式得S_P =77.25m²/g。从技术经济来衡量，吸附剂的比表面积一般是数百至1000m²/g，有的可达到3000m²/g。要达到这样大的表面积，必须使用多孔材料。

吸附剂的孔结构大体分为三种：①以沸石和层柱黏土的多孔晶体为例，其微孔尺寸在纳米以下；②由微粒堆积而成，如硅胶和活性氧化铝，微粒尺寸约为几到几十纳米；③活性炭的毛细管状孔，孔径可小到纳米级。

吸附剂有一定的几何外形，借通常的仪器和计算可求得其表面积。但粉末或多孔性物质表面积的测定较困难，它们不仅具有不规则的外表面，还有复杂的内表面。

目前公认的方法是在沸点附近测定氮的单分子层吸附量。然后由式(2-1)计算表面积，但X_m 和A_m并不是确切的物理量，所以得到的结果并不是真值的表面积，而是一种相对的数值。

动态法和静态法的目的都是确定吸附气体的吸附量。吸附气体的吸附量确定后，就可以由该吸附分子的吸附量来计算待测粉体的比表面积。

由吸附量来计算比表面的理论很多，如Langmuir吸附理论、BET吸附理论、统计吸附层厚度法吸附理论等。其中BET理论在比表面计算方面与实际值吻合较好，被广泛地应用于比表面测试。通过BET理论计算得到的比表面积又叫BET比表面积，统计吸附层厚度法主要用于计算外比表面。

2．孔容(pore volume)

孔容(VP)又称孔体积，是单位质量吸附剂中微孔的容积，单位为ml/g。单位体积吸附剂的孔容称为孔隙率。吸附剂的孔容一般为0.1～1 ml/g。由微粒堆积的吸附剂中的孔是微粒与微粒之间的空隙，其孔容与微粒的形状和堆积的配位数有关，毛细管状的孔多为树枝状。多孔晶体孔的尺寸、形状和孔容取决于晶体骨架的结构，在孔径相同的前提下，孔容大则比表面积也大。

在气体净化和回收可凝缩气体场合，应选择孔容大的吸附剂；在借选择性吸附分离混合物时，则应选择表面积大的吸附剂。

孔容一般用四氯化碳法测定，在一定的四氯化碳蒸气压力下，四氯化碳在多孔固体的内孔凝聚，把孔充满，凝聚了四氯化碳的体积就是吸附剂孔的体积。

孔容是吸附剂的有效体积，它是用饱和吸附量推算出来的值，也就是吸附剂能容纳吸附剂的体积，所以孔容越大越好。

孔容不一定等于孔体积，因为孔容中不包括粗孔，而孔体积包括了所有孔的体积。

3．孔径分布(pore size distribution)

孔径分布是指多孔材料中存在的不同孔径按数量或体积计算的百分率。

除了多孔晶体以外，吸附剂中的孔径都是有分布的。孔径分布常用孔容与孔径之间的关系来表示。一般吸附剂的孔径与累计孔容有不同的关系，也可以从实验数据得到孔径分布的微分曲线。

许多超细粉体材料的表面是不光滑的，甚至专门设计成多孔的，而且孔的大小、形状、数量与它的某些性质有密切的关系，例如催化剂与吸附剂。因此，测定粉体材料表面的孔容、孔径分布具有重要的意义，所谓孔容、孔径分布是指不同孔径的孔容积随孔径尺寸的变化率。国际上，一般把孔径按尺寸大小分为三类：孔径≤2nm为微孔；孔径在2～50nm范围为中孔；孔径≥50nm为大孔。

吸附分离对孔径的要求有两点：①孔径不得小于所吸附的分子大小；②吸附剂颗粒中的孔道应该有粗有细，比例恰当，犹如大街小巷那样，使外来分子在颗粒内扩散过程顺畅。用氮吸附法测定中微孔孔径分布是比较成熟而广泛采用的方法，它是用氮吸附法测定BET比表面积的一种延伸，是利用氮气的等温吸附特性曲线。在液氮温度下，氮气在固体表面的吸附量取决于氮气的相对压力(P/P₀)，p为氮气分压，P₀为液氮温度下氮气的饱和蒸气压。当P/P₀在0.05～0.35范围内时，样品吸附特性符合BET方程；当P/P0≥0.4时，由于产生毛细凝聚现象，即氮气开始在颗粒孔隙中发生凝聚，通过实验和理论分析，可以测定孔容和孔径分布。

4.颗粒尺寸和分布(particle-size and distribution)

吸附剂的颗粒应尽可能小，以增大外扩散传质表面，缩短颗粒内扩散的路程。在用固定床操作时，考虑到物料通过床层的流动阻力和动力消耗，处理气相物料以3～5mm直径为宜；在流化床操作时，既要保持颗粒悬浮又要不流失，以0.5～2mm直径为宜。在用槽式操作时，可以用数十至数百微米的细粉，太细则不好操作。

在任何情况下，都要求颗粒尺寸保持均一，这样可使所有颗粒内的扩散时间相同，以达到颗粒群体的最大吸附效能。图2.2为分子筛孔径与各种气体分子直径之间的关系，读者可直观气体用分子筛吸附情况。

5.密度(density)

吸附剂内部固体部分有真密度(ρ_b)，即固体质量除以固体部分的体积(g/ml) ;堆密度(ρ_P)等于颗粒质量除以整个颗粒的体积(包含了孔的体积)，单位也是g/ml。真密度和堆密度与孔容(V_p)的关系式为：

V_p=1/ρ_b-1/ρ_p

6．强度(strength)

任何吸附剂要有抗压强度和耐磨强度的要求，以减少使用和运输过程中的损失。

表2.1  列上常用商用多孔吸附剂的基本特性参数。

表2.1  商用多孔吸附剂的基本特性

图2.2  分子筛孔径与气体分子尺寸的关系

原图CO分子直径大于CO₂，作者已经改正