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吸着等温線は吸着剤の孔構造、吸着熱及びその他の物理化学的特徴に関する情報源である。一定の温度と広い範囲の相対圧力条件下で被吸着物の吸着等温線を得ることができる。吸着等温線に含まれる情報をよりよく理解するために、以下に吸着等温線の分類及び吸着メカニズムについて簡単に紹介する[1、8、10、19、20、33、53〜55]。多くの吸着等温線は、図1〜11に示すように吸着等温線のタイプである6種類（IUPAC分類）に分類することができる。非常に小さい外表面積を有する微孔吸着剤の吸着はI型吸着等温線として表現され、I型吸着等温線と分圧P／Po線は凹型であり、プラットフォームを形成することを特徴とし、プラットフォームは水平または水平に近く、飽和圧力の吸着等温線への到達に伴い、あるいはP／Poに直接接続する = 1が交差するか、「ドラッグ」として表現されます。吸着等温線の初期部分は吸着剤中の狭い微孔の充填過程を代表し、その極限吸着容量は表面積ではなく接近可能な微孔容積に依存し、比較的高い相対圧力の下でプラットフォームの傾きは非微孔表面（中孔や大孔、外面など）上の多層吸着によるものである。II型吸着等温線は通常、無孔または大孔吸着剤による厳密ではない単層から多層への吸着である。変曲点の存在は、単層吸着から多層吸着への遷移、すなわち単層吸着の完了と多層吸着の開始を示している。III型吸着等温線は通常、弱い吸着剤−吸着質（Adsorbent−Adsorbate）相互作用及び強い吸着質−吸着質（Adsorbate−Adsorbate）相互作用と関係があり、この場合、相乗効果により均一な単一吸着層が完成する前に多層吸着が形成されるため、吸着容量は吸着の進行に伴って急速に向上し、吸着質−吸着質間の相互作用は吸着過程に重要な影響を与える。非細孔表面上の水蒸気吸着はIII型吸着等温線の例である。IV型吸着等温線の明らかな特徴はヒステリシスループが存在することであり、これは毛細管凝集の発生と大きな関係があり、しかも比較的に高い分圧範囲で一定の吸着容量を維持し、その開始部分はII型吸着等温線に類似しており、これにより中孔壁上の単層から多層吸着に対応する。ほとんどの吸着剤の中のいくつかの中孔または微孔炭はV型水を示す 吸着等温線は、III型吸着等温線のように、吸着剤−吸着質間の相互作用は吸着質−吸着質間の相互作用に比べて非常に弱く、これはもちろん水分子が水素結合を形成する場合を含む。VI型吸着等温線は相当であるが、特殊な理論的意義があり、それは黒鉛化炭のような均一な非孔表面上に徐々に形成された多層吸着を代表し、階段の高さごとに異なる吸着層の吸着容量を提供している。 
図1-11 IUPAC は 分類 の 吸収 isotherms の 図l-11純理論と応用化学連合会（IUPAC）による吸着等温線タイプ 吸着等温線は、異なる孔径によってそれが占める総表面積または孔容量の割合で吸着される重畳であり、スリット型孔については、その吸着等温線N（P）は次式で表現することができる［56〜60］： その中 N（P）は相対圧力がPの場合の吸着モル数であり、 HminとHmaxは吸着剤中のzui小とzui大の孔径である、 ρ（P，H）は孔径がH相対圧力がPであるときのN、のモル密度、 f（H）は孔幅Hに対応する孔容関数であり、吸着剤の孔径分布を特徴づける。 Evans[58]及びその同僚は、細孔内に吸着した液体の性能に対して統計熱力学の近似方法、すなわち平均場密度関数理論（Mean-field 密度 機能的 Theory)が研究を行った。平均場密度関数理論は、平均液相における液体分子間の相互作用を、近接反発力と遠隔引力に分ける近似理論である。液体性能に対する遠隔相互作用の影響は平均場密度関数理論に基づいて近似処理することができる、近接斥力効果は硬球の等価配列によってモデル化される。平均場密度関数理論による比較的大きな孔内吸着平衡相の予測は熱力学分析方法に基づいて提案された吸着モデルと等価であるが、比較的小さな孔内吸着分子の記述は真実により近く、特に孔壁上の吸着層の厚さを予測することができ、臨界孔サイズの下で毛細管凝集から孔充填への変化を示すことができる。分子間相互作用は前述のLennard−Jonesポテンシャルエネルギー方程式を用いて計算した。1989年、Seaton[56]などは密度関数理論を用いて炭素質吸着剤の孔径分布を微孔から中孔までの範囲で測定した。の次に来る 後、OliverとConklin[571]（Micromeritics） Ins.Corp.）は、非局所的または均一な密度近似（Nonlocal または 滑らかに 密度 approximation）の正則化処理法により、さらに大孔範囲（0.4 nmから400 nm）に拡張した。DFT法を用いて筆者ら[55]及び海外の一部の学者[59〜62]は炭素質吸着剤の孔径分布を特徴づけた結果、DFTは高分解能吸着等温線に基づいて比較的簡便で、しかも1つの方法で多孔質固体全体の孔範囲（微孔から大孔まで）を特徴づけることができるアルゴリズムであることが分かった。また、現在一般的な分子シミュレーションにはMonte-Carlo法[63～65]があり、これは前述のDFT法と類似しており、ここではこれ以上述べない。要するに、現在の炭素質吸着剤の研究及び刊行物の発表に関する論文から見ると、炭素質吸着剤の吸着に関する分子シミュレーション及び孔径分布は現在の研究の焦点である。 |