在吸附進行時伴隨吸附產生的熱量叫做吸附熱。在氣相吸附場合，吸附質分子受到的束縛表示體系雜亂程度的熱力學數量的熵在減少。發生吸附時ΔG為負值，所以ΔH也應該常常是負值。因此，氣相吸附時伴隨著發熱，發熱現象意味著低溫有利于增加物理吸附的吸附量。在化學吸附時，吸附量與溫度之間的關系往往有較大值和較小值。

吸附的標準熱力學函數ΔG、ΔS和ΔH的計算采用下述的方法：

以活性炭為吸附劑進行溶劑回收之類的操作時，由于發熱現象的存在，需要注意溫度的上升，當溶劑中混入大量吸附熱大的雜質時，有可能發生溫度上升，超過預料而引起設備故障。

活性炭在吸附過程中既可能發生物理吸附，也可能發生化學吸附。物理吸附受吸附劑空隙率的影響，化學吸附受吸附劑表面化學特性的影響。一般來說，影響吸附量的主要因素有吸附劑孔的分布結構、物理結構、表面官能團以及吸附質等。

1.孔分布結構

顆粒狀活性炭，其孔隙結構呈三分散系統，即它們的孔徑很不均勻，主要集中在三類尺寸范圍：大孔、中孔和微孔。

大孔又稱粗孔，指半徑大于100-200nm的孔隙。在大孔中，蒸汽不會發生毛細管凝縮現象。大孔的內表面與非孔型炭表面之間無本質的區別，其所占比例又很小，可以忽略它對吸附量的影響。大孔在吸附過程中起吸附通道的作用。

中孔也稱過渡孔，指蒸汽能在其中發生毛細管凝縮而使吸附等溫線出現滯后回線的孔隙，其有效半徑常處于2-100nm。中孔的尺寸相對大孔小很多，盡管其內表面與非孔型炭表面之間也無本質的差異，但由于其比表面已占一定的比例，所以對吸附量存在一定的影響。但一般情況下，它主要起粗、細吸附通道的作用。

微孔有著與被吸附物質的分子屬同一量級的有效半徑（小于2nm），是活性炭較重要的孔隙結構，決定其吸附量的大小。微孔內表面因為其相對避免吸附力場重疊，致使它與非孔型炭表面之間出現本質差異，因此影響其吸附機制。

物理吸附首先發生在尺寸較小、勢能較高的微孔中，然后逐漸擴展到尺寸較大、勢能較低的微孔中。微孔的吸附并非沿著表面逐層進行，而是按溶劑填充的方式實現，而大孔、中孔卻是表面吸附機制。所以，活性炭的吸附性能主要取決于它的孔隙結構，特別是微孔結構，存在的大量中孔對吸附也有一定的影響。

2.物理形態

活性炭的粒度大小也會影響其吸附性能。例如，用同一種活性炭從溶液中吸附同量亞甲基藍的時間，因其粒度大小而快慢不同，50-75μm的活性炭遠比1-2μm的快。活性炭的吸附速度與其大小的平方成正比，例如，粒度325目（直徑0.043mm）的活性炭要比粒度為20目（直徑為0.833mm）的吸附效果要快375倍[即等于（0.833/0.043）²]。

但是，不能認為研細的活性炭的表面積要大于同量粒度活性炭的表面積。因為表面積存在于廣大豐富的內孔結構中，因此，研磨不影響其表面積，但影響達到平衡吸附值的時間。

3.表面化學官能團

活性炭的吸附特性不但取決于它的孔隙結構，而且取決于其表面的化學性質，比表面積和孔結構影響活性炭的吸附容量，而表面化學性質影響活性炭同極性或非極性吸附質之間的相互作用力。表面化學性質主要由表面化學官能團、表面雜原子和化合物確定，不同的表面官能團、雜原子和化合物對不同的吸附質有明顯的吸附差別。通常來說，表面官能團中酸性化合物越豐富，越有利于極性化合物的吸附，堿性化合物則有利于吸附弱極性或者是非極性物質。

活性炭在適當的條件下經過強氧化劑處理，可以提高其表面酸性基團的含量，從而增強其對極性化合物的吸附能力。實驗研究，通過對活性炭進行強氧化表面處理后，對11種不同氣體和蒸汽進行吸附，結果表明改性活性炭對苯、乙胺等的吸附容量大大降低，主要是因為活性炭表面經過強氧化后缺失了大量的微孔；而對氨水和水的吸附能力卻大大增強，這主要是因為活性炭表面氧化物的增加。因此，隨著活性炭表面氧化物的增加，其對極性分子的化學吸附也增強。

通過還原劑對活性炭進行表面還原處理，從而提高堿性基團的相對含量，增加表面的非極性，提高活性炭對非極性物質的吸附能力。表面還原后的活性炭，在對染料處理時表現出不一樣的特性。對于陰離子染料，活性炭表面堿度和吸附效果間有著密切的聯系，吸附機理是活性炭表面無氧Lewis堿位與被吸附染料的自由電子的交互作用。對于陽離子染料，活性炭表面的含氧官能團起到了積極的作用，可是經過熱處理的活性炭依然對陽離子染料有良好的吸附效果，這說明靜電吸附和色散吸附是兩種相當的吸附機制。

通過液相沉積的方法可以在活性炭表面引入特定的雜原子和化合物，利用這些物質與吸附質之間的結合作用，增加活性炭的吸附能力。在液相沉積時，浸漬劑的種類是影響吸附效果的主要因素。針對不同的吸附質，可以采用不同的浸漬劑對活性炭進行處理，以得到良好的吸附效果。

值得注意的是，在對活性炭進行表面官能團的改性時，也伴隨著表面化學性質的變化，其表面積、孔容積以及孔徑分布都會有一定的變化，這也會影響到活性炭的吸附。所以，在進行表面官能團的改性時，針對不同的吸附條件和吸附質采取不同的改性，要綜合考慮物理結構和化學結構雙重變化引起的影響。

4.吸附質

活性炭的吸附效果跟吸附質本身的性質有著很大的關聯性。通常，在不考慮存在活性炭自身孔徑結構對大分子的“篩濾”作用時，由于大分子物質吸附能較高，所以大分子物質更易被吸附。對于水體中的小分子有機物，分子量大的易被活性炭吸附。

對于揮發性有機物，分子量越大，其去除率就越高；而可提取有機物則恰恰相反，其吸附效果是隨著分子量的減小而增強。這是由于揮發性有機物的極性小，而可提取的有機物的極性比較大，由于活性炭本身的性質，可以將其看作一個非極性吸附劑，所以更易吸附水中的非極性物質而不易吸附極性物質。而且，吸附質分子的大小與活性炭呈一定的比例時，有利于吸附。

易液化或高沸點的氣體較易被吸附。混合氣體中，純凈狀態下易被吸附的氣體優先被吸附。一般無機物不易被吸附，但鉬酸鹽、氯化金、氯化高汞、銀鹽和碘鹽例外。

特勞貝定律指出：水溶液的表面活性與有機溶質的碳原子數成正比。根據吉布斯的吸附理論，越是能降低溶液表面張力的物質就越容易被吸附。因此，可得到關于醇類吸附量的遞增順序為：甲醇＜乙醇＜丙醇＜丁醇＜…脂肪類與醛類也如此。在分子量相近的情況下，烯鍵結構的存在有利于活性炭吸附；直鏈有機物比支鏈有機物更容易被吸附。隨著碳鏈的增長，活性炭的吸附量也相應地增加：乙酸＜丙酸＜丁酸。

5.應用條件

活性炭的吸附性能不僅與上述幾個因素直接相關，還和其應用條件有著密不可分的關系。

（1）溫度對吸附量的影響

目前，對于此項尚不能從理論上得出較圓滿的結論。根據Langmuir假設，吸附為動態平衡反應，溫度的變化使K值增加，說明吸附速度也增加，達到了新的平衡，因此會改變活性炭的吸附量。飽和吸附量Xm的含義是吸附劑表面吸滿單分子層時的吸附量，所以Xm為一確定的值，不受其他因素影響。一般吸附為放熱過程，因此溫度升高使吸附量減少，吸附能力減弱。但是，實際工作體系要根據不同的情況，綜合考慮溫度的影響。

（2）壓力對吸附量的影響

壓力增高，氣體吸附量增加，尤其是對于在常壓條件下，吸附性較小的氣體，壓力的增加，對于吸附性能有積極的促進作用，這也是變壓吸附的理論基礎。

（3）吸附質的濃度對吸附量的影響

從吸附質的性質而言，其溶解度大小、分子極性、相對分子質量大小對吸附性能都有一定的影響。對于同一種物質來說，開始時，吸附量隨著吸附質的濃度增加而增加，呈一條直線，然后緩慢增加，達到一定的吸附量后將不再改變。分別對其用費羅德里希公式和朗謬爾等溫吸附式處理，結果基本是一條直線，但不同的有機物與直線的吻合程度不同。

（4）pH值對吸附量的影響

pH值對不同的吸附質的影響也是不同的。對于非離子型的吸附質，其吸附量與pH值沒有太大的關系；對于吸附質是陽離子型的，其吸附量隨著pH值的升高而增加；對于吸附質是陰離子型的，其吸附量隨著pH值的升高而減少。同時，溶液的pH值也影響活性炭表面含氧官能團對物質的吸附。

在使用活性炭時，要根據具體的應用對象、工藝過程和設備等情況進行綜合的考慮，權衡這些因素的影響，通過實驗研究，尋找到一個較佳的應用條件。