1. Přehled adsorpčního separačního procesu
Adsorpce znamená, že když je tekutina (plyn nebo kapalina) v kontaktu s pevnou porézní látkou, jedna nebo více složek tekutiny se přenese na vnější povrch porézní látky a vnitřní povrch mikropórů, aby se na těchto površích obohatily. tvoří monomolekulární vrstvu nebo proces multimolekulové vrstvy.
Adsorbovaná tekutina se nazývá adsorbát a samotné porézní pevné částice se nazývají adsorbent.
Vzhledem k odlišným fyzikálním a chemickým vlastnostem adsorbátu a adsorbentu je také adsorpční kapacita adsorbentu pro různé adsorbáty odlišná.S vysokou adsorpční selektivitou mohou být složky adsorpční fáze a absorpční fáze obohaceny tak, aby došlo k separaci látek.
2. Proces adsorpce/desorpce
Adsorpční proces: Lze jej považovat za proces koncentrace nebo jako proces zkapalňování.Proto čím nižší je teplota a vyšší tlak, tím větší je adsorpční kapacita.U všech adsorbentů platí, že snáze zkapalněné (vyšší bod varu) plyny adsorbovaly více a méně zkapalnitelné (nižší bod varu) adsorbovaly níže.
Desorpční proces: Lze jej považovat za proces zplyňování nebo těkání.Čím vyšší je teplota a nižší tlak, tím je desorpce dokonalejší.U všech sorbentů platí, že zkapalněnější (vyšší bod varu) plyny se méně pravděpodobně desorbují a méně zkapalnitelné (nižší bod varu) plyny se desorbují snadněji.
3. Princip adsorpční separace a její klasifikace
Adsorpce se dělí na fyzikální adsorpci a chemickou adsorpci.
Princip fyzikální adsorpční separace: Separace se dosahuje využitím rozdílu adsorpční síly (van der Waalsova síla, elektrostatická síla) mezi atomy nebo skupinami na pevném povrchu a cizími molekulami.Velikost adsorpční síly souvisí s vlastnostmi adsorbentu i adsorbátu.
Princip chemické adsorpční separace je založen na adsorpčním procesu, při kterém dochází k chemické reakci na povrchu pevného adsorbentu za účelem spojení adsorbátu a adsorbentu chemickou vazbou, takže selektivita je silná.Chemisorpce je obecně pomalá, může tvořit pouze monovrstvu a je nevratná.
4. Běžné typy adsorbentů
Mezi běžné adsorbenty patří především: molekulární síta, aktivní uhlí, silikagel a aktivovaný oxid hlinitý.
Molekulární síto: Má pravidelnou mikroporézní kanálkovou strukturu se specifickým povrchem asi 500-1000 m²/g, převážně mikropóry, a distribuce velikosti pórů je mezi 0,4-1 nm.Adsorpční charakteristiky molekulárních sít lze změnit úpravou struktury molekulárního síta, složení a typu protikationtů.Molekulární síta se při vytváření adsorpce spoléhají hlavně na charakteristickou strukturu pórů a Coulombovo silové pole mezi vyváženým kationtem a strukturou molekulového síta.Mají dobrou tepelnou a hydrotermální stabilitu a jsou široce používány při separaci a čištění různých plynných a kapalných fází.Adsorbent má při použití vlastnosti silné selektivity, vysoké adsorpční hloubky a velké adsorpční kapacity;
Aktivní uhlí: Má bohatou mikropórovou a mezopórovou strukturu, měrný povrch je asi 500-1000 m²/g a distribuce velikosti pórů je převážně v rozmezí 2-50 nm.Aktivní uhlí se při vytváření adsorpce spoléhá hlavně na van der Waalsovu sílu generovanou adsorbátem a používá se hlavně pro adsorpci organických sloučenin, adsorpci a odstraňování těžkých uhlovodíkových organických látek, deodoranty atd.;
Silikagel: Specifický povrch adsorbentů na bázi silikagelu je asi 300-500 m²/g, převážně mezoporézní, s distribucí velikosti pórů 2-50 nm a vnitřní povrch pórů je bohatý na povrchové hydroxylové skupiny.Používá se hlavně pro adsorpční sušení a adsorpci s kolísáním tlaku k produkci CO₂ atd.;
Aktivovaný oxid hlinitý: Specifický povrch je 200-500 m²/g, hlavně mezopóry, a distribuce velikosti pórů je 2-50 nm.Používá se hlavně při sušení a dehydrataci, čištění kyselých odpadních plynů atd.
