理想晶體是由一種稱之為“原胞”的結構單位，在二維空間中重復排列而形成的一個無限“連續體”，但是實際存在的各種物質并不是無限連續的，它們都是有盡頭的，這個盡頭就是在不同物質的交界處——界面.表面問題不論在工程技術上或是日常生活中都到處可見，很多常見的物理化學過程如催化、腐蝕、摩擦和電子發射等都發生在“表面”.就大多數固體表面來說，無論在組分或是結構上都是和體內不一樣的。試驗采用表面分析技術，通過微觀粒子與表面酌相互作用獲得表面信息，然后綜合所測結果得出結論。
1、實驗部分
用美國物理電子公司生產的PHI一5702型多功能電子能譜儀(XPS)測定濾料表面的相對元素組成，激發源為鋁KQ，高壓14kV；用德國BRUKER公司生產的IFS66V／S型紅外光譜儀(FTIR)測定濾料表面的化學結構，波數范圍4000～400cm-1，最高分辨率0.01cm-1。
1.1XPS表征
將制備好的樣品引入樣品室，用一束單色的X射線激發.只要光子的能量大于原子、分子或固體中某原子軌道電子的結合能EB，便能將電子激發而離開，得到具有一定動能的光電子.由于x射線能量較高，所以主要得到的是來自原子的內層軌道的電子.光電子進入能量分析器，利用分析器的色散作用，可測得其按能量高低的數量分布.由分析器出來的光電子經倍增器進行信號放大，再以適當的方式顯示、記錄，得到XPS譜圖.為防止分析時樣品表面受到污染，樣品室應保持1O一～10—8Pa的超高真空條件.整個系統和一臺小型計算機相連，可實現操作、數據采集和處理以及數據輸出的自動化。
XPS圖譜分析表明：無煙煤的元素組成為si(109.2eV)，o(539.2eV)，C(291.6eV)，原子濃度分別為4.52，21.1596／和70.68，此外還含有少量的Fe和Al；活化沸石的元素組成為si(109.6eV)，O(539.6eV)，A1(82.4eV)，原子濃度分別為2O.93％，68.51和6.43，此外還含有少量的Fe和Ca；鋁礬土陶瓷的元素組成為si(109.6eV)，O(539.6eV)，Al(82.0eV)，原子濃度分別為15.48，67.86和15.O2，此外還含有少量的Fe和Ca；磁鐵礦的元素組成為Si(111.2eV)，O(541.6eV)，Fe(720.8eV)，原子濃度分別為15.3996／，70.979／5和9.91％，此外還含有少量的Ca和Al；沸石的元素組成為Si(110。4eV)，0(540.6eV)，A1(82.0eV)，原子濃度分別為19.43，73.15％和5.18，此外還含有少量的Fe和Ga.
1.2FTIR表征
無煙煤539.97cm處代表Fe2O3，1033.65cm處代表C～C伸縮振動，1430.92cm處代表～CH。不對稱變形振動，1641.13cm處代表C—C伸縮振動3496.31cm處為羥基伸縮振動。
活化沸石536.11cm處代表Fe2o3，642.18ClTI處代表Al203，771.39cm～721.25cm處的窄帶為Si—o對稱伸縮振動，1002.80cm處寬而強的吸收為SiO。的伸縮振動，3444.24cm為Si0。一的伸縮振動處為羥基伸縮振動。
鋁礬土陶瓷453.19cm處為SiO。彎曲振動，603.61cm、636.39cm處代表Al2O3，1081.87cm一。處強而寬的吸收峰為Si—O-Si伸縮振動，3448.09cm處為羥基伸縮振動。
磁鐵礦453.19cm處為SiO彎曲振動，700ClTI_。～500cm處較寬的吸收帶為Fe3，989.3OC1TI處強而寬的吸收為SiO。的伸縮振動，3652.52cm處為羥基伸縮振動。
沸石457.05cm處為SiO彎曲振動，536.11cm處代表Fe203，734.75em處代表Si一0對稱伸縮振動，1010.52cm一處強而寬的吸收為SiO。卜的伸縮振動，3446.17cm處為羥基伸縮振動。
2、結果分析
2.1表面基團
綜合XPS及FTIR測試結果可知，5種濾料表面均存在吸附水，無煙煤表面主要由有機化合物組成，活化沸石表面主要由Si0、硅酸鹽類化合物、Al2O3及Fe2o3。組成，鋁礬土陶瓷表面主要由SiO2和Ai2o3。組成，磁鐵礦表面主要由SiO2硅酸鹽類化合物和Fe304組成，沸石表面主要由SiO2硅酸鹽類化合物及少量的Fe2O3組成。
2.2表面極性強弱分析
無煙煤濾料表面主要由有機基團組成，極性最弱；磁鐵礦、活化沸石、鋁礬土陶瓷和沸石4種濾料表面均為無機基團組成，因而極性強于無煙煤。磁鐵礦、活化沸石、鋁礬土陶瓷、沸石4種無機濾料的極性強弱可通過0原子的含量來比較。根據FTIR實驗結果，把通過XPS試驗測得的濾料中O的含量分為三部分：第一部分為儀器本身產生的O污染，第二部分為濾料表面固有的0原子，第三部分為吸附水中。原子.5種濾料的XPS試驗條件相同，所以儀器本身產生的O污染相同。由于5種濾料試驗前所采用的處理條件是相同的，所以吸附水的含量越大，則該種濾料表面的極性越強；濾料表面固有的0原子越多，則該種濾料表面的極性亦越強.綜上所述，0原子的含量可以用來比較濾料表面的極性大小，據此可以判斷沸石的極性最強，磁鐵礦的極性強于活化沸石和鋁礬土陶瓷，而活化沸石和鋁礬土陶瓷的極性則相差不多。
5種濾料表面極性強弱表現為：沸石>磁鐵礦>活化沸石>鋁礬土陶瓷>無煙煤。
