1. Prehľad adsorpčného separačného procesu
Adsorpcia znamená, že keď je tekutina (plyn alebo kvapalina) v kontakte s pevnou poréznou látkou, jedna alebo viac zložiek tekutiny sa prenesie na vonkajší povrch poréznej látky a vnútorný povrch mikropórov, aby sa obohatili na týchto povrchoch. tvoria proces monomolekulárnej vrstvy alebo multimolekulovej vrstvy.
Adsorbovaná kvapalina sa nazýva adsorbát a samotné porézne tuhé častice sa nazývajú adsorbent.
V dôsledku odlišných fyzikálnych a chemických vlastností adsorbátu a adsorbentu je tiež odlišná adsorpčná kapacita adsorbentu pre rôzne adsorbáty.S vysokou adsorpčnou selektivitou môžu byť zložky adsorpčnej fázy a absorpčnej fázy obohatené, aby sa realizovala separácia látok.
2. Proces adsorpcie/desorpcie
Adsorpčný proces: Môže byť považovaný za proces koncentrácie alebo ako proces skvapalňovania.Preto čím nižšia je teplota a vyšší tlak, tým väčšia je adsorpčná kapacita.Pre všetky adsorbenty platí, že ľahšie skvapalnené (vyšší bod varu) plyny adsorbujú viac a menej skvapalnené (nižší bod varu) plyny adsorbujú nižšie.
Desorpčný proces: Možno ho považovať za proces splyňovania alebo prchania.Preto čím vyššia je teplota a nižší tlak, tým je desorpcia úplnejšia.Pre všetky sorbenty platí, že skvapalnené plyny (s vyššou teplotou varu) sa desorbujú s menšou pravdepodobnosťou a menej skvapalnené plyny (s nižšou teplotou varu) sa desorbujú ľahšie.
3. Princíp adsorpčnej separácie a jej klasifikácia
Adsorpcia sa delí na fyzikálnu adsorpciu a chemickú adsorpciu.
Princíp fyzikálnej adsorpčnej separácie: Separácia sa dosiahne využitím rozdielu adsorpčnej sily (van der Waalsova sila, elektrostatická sila) medzi atómami alebo skupinami na pevnom povrchu a cudzími molekulami.Veľkosť adsorpčnej sily súvisí s vlastnosťami adsorbentu aj adsorbátu.
Princíp separácie chemickej adsorpcie je založený na adsorpčnom procese, pri ktorom dochádza k chemickej reakcii na povrchu pevného adsorbentu, aby sa adsorbát a adsorbent spojili chemickou väzbou, takže selektivita je silná.Chemisorpcia je vo všeobecnosti pomalá, môže tvoriť iba monovrstvu a je ireverzibilná.
4. Bežné typy adsorbentov
Medzi bežné adsorbenty patria najmä: molekulárne sitá, aktívne uhlie, silikagél a aktivovaný oxid hlinitý.
Molekulové sito: Má pravidelnú mikroporéznu kanálovú štruktúru so špecifickým povrchom približne 500-1000 m²/g, hlavne mikropóry, a distribúcia veľkosti pórov je medzi 0,4-1 nm.Adsorpčné charakteristiky molekulových sít možno zmeniť úpravou štruktúry molekulového sita, zloženia a typu protikatiónov.Molekulové sitá sa pri vytváraní adsorpcie spoliehajú hlavne na charakteristickú štruktúru pórov a Coulombovo silové pole medzi vyváženým katiónom a štruktúrou molekulového sita.Majú dobrú tepelnú a hydrotermálnu stabilitu a sú široko používané pri separácii a čistení rôznych plynných a kvapalných fáz.Adsorbent má pri použití vlastnosti silnej selektivity, vysokej adsorpčnej hĺbky a veľkej adsorpčnej kapacity;
Aktívne uhlie: Má bohatú mikropórovú a mezopórovú štruktúru, špecifický povrch je asi 500-1000 m²/g a distribúcia veľkosti pórov je hlavne v rozsahu 2-50 nm.Aktívne uhlie sa pri vytváraní adsorpcie spolieha hlavne na van der Waalsovu silu generovanú adsorbátom a používa sa hlavne na adsorpciu organických zlúčenín, adsorpciu a odstraňovanie ťažkých uhľovodíkových organických látok, dezodoranty atď.;
Silikagél: Špecifický povrch adsorbentov na báze silikagélu je približne 300-500 m²/g, prevažne mezoporéznych, s distribúciou veľkosti pórov 2-50 nm a vnútorný povrch pórov je bohatý na povrchové hydroxylové skupiny.Používa sa hlavne na adsorpčné sušenie a adsorpciu s kolísaním tlaku na produkciu CO₂ atď.;
Aktivovaný oxid hlinitý: Špecifický povrch je 200-500 m²/g, hlavne mezopóry, a distribúcia veľkosti pórov je 2-50 nm.Používa sa hlavne pri sušení a dehydratácii, čistení kyslých odpadových plynov atď.
