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a. 分子尺寸选择机理
不同分子的直径不同，当分子尺寸存在差异的混合物达到吸附剂表面时，比吸附剂孔径小的分子进入内部孔道继续扩散，而尺寸较大的分子则无法进入内部，从而达到分离的目的。分子尺寸选择机理其实是指溶质分子直径和孔道直径匹配的过程，由于尺寸的不同而分离。
Ania [8]等人用不同的原料制备出4种不同性质的活性炭对其进行吸附DBT 研究，得出不同孔容的活性炭吸附容量不同。将吸附容量与小于0.7nm 之间的孔容进行线性关联，发现相关性系数为0.98。认为DBT 分子易进入与其分子直径相近的孔内。同时对表面酸性官能团密度与吸附容量相关联其线性系数为0.98，表明酸性官能团能促进活性炭对DBT 的吸附。
Bu [9]等人通过研究萘、菲、DBT、4,6-DMDBT、蒽，芴不同的杂环化合物在活性炭表面的吸附性能，结果为在活性炭表面的选择性吸附性能依次为菲＞蒽＞4,6-DMDBT＞DBT＞芴＞萘，表明吸附主要依靠的是π-π 配位作用。另外在吸附过程中电子交换机制和孔径选择机制在选择性吸附中有主要的作用。
b. 酸性位吸附机理
酸性位吸附剂机理研究的内容主要是吸附剂表面的酸性集团与噻吩硫及其衍生物之间的作用。根据Lewis 酸碱理论，噻吩及其衍生物是供电子体，属Lewis 碱从而使噻吩属于碱性，可以和吸附剂的酸性基团进行结合。活性炭的类石墨结构含有大量酸性活性位点。表面含氧基团的诱导效应和芳香环上的π电子共轭效应，使得活性炭表面具有酸性[10]。
Ania[8] 等人通过二硫酸铵氧化处理活性炭，然后对燃油中的二苯并噻吩进行吸附研究。发现经过氧化处理后活性炭表面的酸度从0.188mmol/g 升至2.14mmol/g。同时对二苯并噻吩的吸附容量从8.2mgS/g-A 升到14.3mgS/g-A。表明具有酸性的二苯并噻吩与活性炭表面的酸性基团之间发生酸碱配位作用，并且促进了二苯并噻吩的吸附。
Zhou[11] 等研究了不同活性炭材料的孔结构和表面化学机能对模拟柴油中噻吩类硫化物吸附性能的影响。模拟柴油各组分包含苯并噻吩、二苯并噻吩、4-甲基二苯并噻吩、4,6-二烷基二苯并噻吩和质量分数10％芳烃的烷烃。结果表明，活性炭表面酸性含氧基团浓度越高，对噻吩类硫化物的吸附效率也越高。不同炭材料吸附噻吩类硫化物的选择性顺序相同，均为苯并噻吩<二苯并噻吩<4-甲基二苯并噻吩<二烷基二苯并噻吩。活性炭对二苯并噻吩硫化物高吸附选择性表明其在柴油深度脱硫方面有广泛的应用前景。
Zhou Anning[12]等进行了活性炭分别被硝酸和氧气氧化后液态燃料吸附脱硫的研究。活性炭的吸附性能效果通过使用噻吩含量为400×10-6和质量分数为10％的芳香烃化合物的模拟柴油溶液在固定床反应器中进行反应，其结果为氧化后的活性炭吸附脱硫效果明显加强，脱硫率均接近100％，而且用硝酸氧化可以提高酸性含氧官能团的数量以及活性炭的比表面积，比用氧气氧化其吸附性能更好；而未被氧化的脱硫率只有90％，显而易见氧化后脱硫效果明显变好；在这个实验中我们得出的吸附选择性顺序为：苯并噻吩≈萘<2-甲基萘<二苯并噻吩<4-甲基二苯并噻吩<4,6-二甲基二苯并噻吩。
（2）化学吸附作用机理
化学吸附主要依靠的是溶质分子与吸附剂表面的官能团之间成键甚至发生化学反应。化学吸附主要有π电子配位和S-M 配位吸附机理。
a. π电子配位
噻吩类硫化物具有π电子容易和过渡族金属之间发生配位，这种配位作用的强度大于分子之间的范德华力但是小于化学键能，这种作用方式的吸附剂易在生。