Heterogenní soustava obsahuje odlišné fáze lišící se svou hustotou, koncentrací atd. Na jejich fázovém rozhraní dochází ke změně vlastností skokem. Fázové rozhraní ale není jen ostrým přechodem mezi dvěma fázemi, nýbrž se na něm může vytvářet úzká přechodná oblast, tzv. mezifází, které se liší svým složení od obou fází. Tato situace je způsobena jednak tím, že částice látky (molekuly, ionty) uvnitř fáze jsou obklopeny ze všech stran částicemi své fáze a na rozhraní fází se uplatňuje i vliv částic druhé fáze, ale také tím, že může docházet působením mezipovrchových sil ke zvyšování koncentrace roztoku nebo plynu.

Dochází-li ke zvyšování koncentrace na povrchu, jedná se o jev zvaný adsorpce.

Podle druhu sil uplatňujících se při poutání adsorbátu na adsorbentu se rozlišuje:

Adsorpce je dynamický proces. Ustavuje se rovnováha mezi dvěma protichůdnými ději, tj. adsorpcí a desorpcí.

Množství adsorbované látky (= adsorbátu) na 1 kg adsorbentu lze vyjádřit jako:

Aby adsorbenty mohly poutat velké množství adsorbátu, musí mít velký povrch. Bývají často pórovité, granulované nebo práškovité. Jako adsorbent se využívá aktivní uhlí, molekulová síta nebo zeolity.

Adsorpce plynu, jeho adsorbované množství (a), závisí na použité teplotě (T) a rovnovážném tlaku plynu (p). Ke grafickému vyjádření závislosti lze využít např. izotermy, které popisují závislost adsorbovaného množství plynu na tlaku při konstantní teplotě.

Z grafu adsorpčních izoterm oxidu uhelnatého je patrné, že sorpce se zvyšuje s rostoucím parciálním tlakem plynu a klesající teplotou. Této znalosti se pak využívá k možnosti regenerace adsorbentu (desorpci) za použití vyšší teploty a nižšího tlaku.

Ke kvantitativnímu popisu adsorpce čistých plynů se v jednoduchých případech využívají:

a …. množství adsorbovaného plynu

p…. parciální tlak plynu

k, n … empirické konstanty, závislé na teplotě, charakteristické pro daný plyn a adsorbát; obvykle n > 1

Rovnici Freundlichovy izotermy lze použít pro fyzikální i chemickou sorpci při středních tlacích.

a_max …. maximální množství adsorbovaného plynu při tlaku p → ∞

Při adsorpci rozpuštěné látky z roztoku na adsorbentu dochází mimo jiné také k adsorpci rozpouštědla. Ideální situace nastává, pokud sorpce rozpuštěné látky výrazně převyšuje množství adsorbovaného rozpouštědla. Pro popis adsorpce z roztoků lze použít obdobné vztahy, ale místo tlaku se použije koncentrace rozpuštěné látky (c):

a …. množství rozpuštěné látky (adsorbátu) adsorbované adsorbentem

c …. koncentrace rozpuštěné látky

k, n, b, a_max … parametry charakteristické pro danou trojici: rozpuštěná látka, rozpouštědlo, adsorbát; závisí na teplotě

V potravinářství a vodárenství se adsorpce používá i v dnešní době. Lze ji využít k odstraňování anorganických a organických toxických látek z odpadních vod. Jako adsorbenty se využívají např. hydratované oxidy kovů, hydratované křemičitany a hlinitokřemičitany. Dochází k odstraňování arsenu, rtuti, selenu, chromu, olova a dalších kovů. Při adsorpci se uplatňují i iontové adsorpce, tj. sorpce aniontů nebo kationtů.

Obsahují-li přírodní nebo odpadní vody koloidní látky, vody jsou zakalené, koncentrace látek se pak v kapalné fázi v důsledku adsorpce snižuje.

K odstraňování zákalu ve víně se používají čiřidla. Látky tvořící zákal se sorbují na povrch čiřidla, pak klesají ke dnu. Sediment se odstraní. K poutání zákalu se také využívá kladný nebo záporný náboj čiřidla. Výběr látek pro čiření je velký. Lze použít bentonit, bílkoviny jako např. vaječný bílek, mléčnou nebo rybí bílkovinu, želatinu, třísloviny a mnohé jiné. Čiření vína (krášlení) se musí provádět citlivě s vědomím možnosti zbavit víno nežádoucí pachuti nebo barvy a zároveň s vědomím, že nevhodným postupem lze o bohaté aroma víno značně ochudit.

Čiření se využívá také k získávání průzračně čistého piva.

V praxi je možné se setkat s adsorpčními odvlhčovači, které slouží k zajištění nízké vlhkosti vzduchu ve skladech nebo k vysušení místností např. po povodních.

Adsorbéry s aktivním uhlím nebo zeolitové rotační koncentrátory slouží k odstranění těkavých organických látek ze vzduchu.

Tlakovou cyklickou adsorpci PSA (Pressure Swing Adsorption) lze využít k získání koncentrovaného kyslíku v kyslíkových koncentrátorech. Podstata zařízení tkví ve schopnosti plynu být za zvýšeného tlaku adsorbován na některých pevných površích, např. na zeolitu. Pevné povrchy se liší schopností přitahovat určité plynné složky. Bude-li adsorbent poutat dusík ze stlačeného vzduchu, pak bude ze zařízení vycházet koncentrovaný kyslík. Naopak při použití adsorbéru s větší afinitou ke kyslíku získáme koncentrovaný dusík. Zároveň lze výběrem adsorpčního materiálu ovlivnit odstraňování i dalších příměsí jako je voda, CO₂ atd. Následně při poklesu tlaku dochází k desorpci plynu z adsorbéru. Kyslíkové koncentrátory poskytující kyslík se využívají ve zdravotnictví pro pacienty s nízkou hladinou kyslíku v krvi.

Ve zdravotnictví se setkáváme s biomateriály sloužícími jako náhrady kloubů, tkání. Po implantaci náhrady do lidského nebo živočišného organismu dochází k adsorpci proteinů na povrch biomateriálu. Vrstva adsorbovaných proteinů je důležitá z hlediska odpovědi organismu na implantovanou strukturu. Živé buňky organismu totiž nekomunikují přímo s biomateriálovým povrchem, ale právě s vrstvou adsorbovaných proteinů.

Adsorpcí se připojují viry na hostitelskou buňku.