1. Visión xeral do proceso de separación por adsorción
A adsorción significa que cando un fluído (gas ou líquido) está en contacto cunha substancia sólida porosa, un ou máis compoñentes do fluído transfírense á superficie exterior da substancia porosa e á superficie interna dos microporos para enriquecerse nestas superficies. forman un proceso de capa monomolecular ou multimoléculas.
O fluído que se adsorbe denomínase adsorbato, e as partículas sólidas porosas en si denomínanse adsorbentes.
Debido ás diferentes propiedades físicas e químicas do adsorbente e do adsorbente, a capacidade de adsorción do adsorbente para diferentes adsorbatos tamén é diferente.Cunha alta selectividade de adsorción, os compoñentes da fase de adsorción e da fase de absorción pódense enriquecer, para realizar a separación de substancias.
2. Proceso de adsorción/desorción
Proceso de adsorción: pódese considerar como un proceso de concentración ou como un proceso de licuefacción.Polo tanto, canto menor sexa a temperatura e a maior presión, maior será a capacidade de adsorción.Para todos os adsorbentes, os gases máis facilmente licuados (punto de ebulición máis alto) adsorbíanse máis, e os gases menos licuables (punto de ebulición máis baixo) adsorbíanse máis baixo.
Proceso de desorción: pódese considerar como un proceso de gasificación ou volatilización.Polo tanto, canto maior sexa a temperatura e menor presión, máis completa será a desorción.Para todos os adsorbentes, os gases máis licuados (punto de ebulición máis alto) teñen menos probabilidades de desorberse, e os gases menos licuados (punto de ebulición máis baixo) son máis facilmente desorbidos.
3. O principio de separación por adsorción e a súa clasificación
A adsorción divídese en adsorción física e adsorción química.
Principio de separación por adsorción física: a separación conséguese empregando a diferenza da forza de adsorción (forza de van der Waals, forza electrostática) entre átomos ou grupos da superficie sólida e moléculas estrañas.A magnitude da forza de adsorción está relacionada coas propiedades tanto do adsorbente como do adsorbato.
O principio da separación por adsorción química baséase no proceso de adsorción no que se produce unha reacción química na superficie dun adsorbente sólido para combinar o adsorbato e o adsorbente cun enlace químico, polo que a selectividade é forte.A quimisorción é xeralmente lenta, só pode formar unha monocapa e é irreversible.
4. Tipos de adsorbentes comúns
Os adsorbentes comúns inclúen principalmente: peneiras moleculares, carbón activado, xel de sílice e alúmina activada.
Peneira molecular: ten unha estrutura de canle microporosa regular, cunha superficie específica duns 500-1000 m²/g, principalmente microporos, e a distribución do tamaño dos poros está entre 0,4 e 1 nm.As características de adsorción das peneiras moleculares pódense cambiar axustando a estrutura, a composición e o tipo de contracatións da criba molecular.As peneiras moleculares dependen principalmente da estrutura de poros característica e do campo de forza de Coulomb entre o catión equilibrado e a estrutura da criba molecular para xerar adsorción.Teñen unha boa estabilidade térmica e hidrotermal e úsanse amplamente na separación e purificación de varias fases gaseosas e líquidas.O adsorbente ten as características de forte selectividade, alta profundidade de adsorción e gran capacidade de adsorción cando se usa;
Carbón activado: ten unha estrutura rica en microporos e mesoporos, a superficie específica é de aproximadamente 500-1000 m²/g e a distribución do tamaño dos poros está principalmente entre 2 e 50 nm.O carbón activado depende principalmente da forza de van der Waals xerada polo adsorbato para xerar adsorción, e úsase principalmente para a adsorción de compostos orgánicos, a adsorción e eliminación de materia orgánica de hidrocarburos pesados, o desodorante, etc.;
Xel de sílice: a superficie específica dos adsorbentes a base de xel de sílice é duns 300-500 m²/g, principalmente mesoporosos, cunha distribución de tamaño de poro de 2-50 nm, e a superficie interna dos poros é rica en grupos hidroxilo de superficie.Úsase principalmente para o secado por adsorción e a adsorción por oscilación de presión para producir CO₂, etc.;
Alúmina activada: a superficie específica é de 200-500 m²/g, principalmente mesoporos, e a distribución do tamaño dos poros é de 2-50 nm.Úsase principalmente no secado e deshidratación, purificación de gases residuais ácidos, etc.
