1. Visió general del procés de separació per adsorció
L'adsorció significa que quan un fluid (gas o líquid) està en contacte amb una substància porosa sòlida, un o més components del fluid es transfereixen a la superfície exterior de la substància porosa i la superfície interna dels microporus per enriquir-se en aquestes superfícies per formen una capa monomolecular o un procés de capa multimolècules.
El fluid que s'adsorbeix s'anomena adsorbat, i les mateixes partícules sòlides poroses s'anomenen adsorbent.
A causa de les diferents propietats físiques i químiques de l'adsorbat i de l'adsorbent, la capacitat d'adsorció de l'adsorbent per a diferents adsorbats també és diferent.Amb una alta selectivitat d'adsorció, els components de la fase d'adsorció i la fase d'absorció es poden enriquir, per tal de realitzar la separació de substàncies.
2. Procés d'adsorció/dessorció
Procés d'adsorció: es pot considerar com un procés de concentració o com un procés de liqüefacció.Per tant, com més baixa sigui la temperatura i com més alta sigui la pressió, més gran serà la capacitat d'adsorció.Per a tots els adsorbents, els gasos més fàcilment liquats (punt d'ebullició més alt) s'adsorbien més i els gasos menys liquables (punt d'ebullició més baix) s'adsorbien més baix.
Procés de desorció: es pot considerar com un procés de gasificació o volatilització.Per tant, com més alta sigui la temperatura i com més baixa sigui la pressió, més completa serà la desorció.Per a tots els sorbents, els gasos més liquats (punt d'ebullició més alt) tenen menys probabilitats de desorbir-se i els gasos menys liquables (punt d'ebullició més baix) es desorbeixen més fàcilment.
3. El principi de separació per adsorció i la seva classificació
L'adsorció es divideix en adsorció física i adsorció química.
Principi de la separació física per adsorció: La separació s'aconsegueix utilitzant la diferència en la força d'adsorció (força de van der Waals, força electrostàtica) entre àtoms o grups de la superfície sòlida i molècules estranyes.La magnitud de la força d'adsorció està relacionada amb les propietats tant de l'adsorbent com de l'adsorbat.
El principi de la separació per adsorció química es basa en el procés d'adsorció en què es produeix una reacció química a la superfície d'un adsorbent sòlid per combinar l'adsorbat i l'adsorbent amb un enllaç químic, de manera que la selectivitat és forta.La quimisorció és generalment lenta, només pot formar una monocapa i és irreversible.
4. Tipus d'adsorbents comuns
Els adsorbents comuns inclouen principalment: garbells moleculars, carbó activat, gel de sílice i alúmina activada.
Tamís molecular: té una estructura de canal microporosa regular, amb una superfície específica d'uns 500-1000 m²/g, principalment microporus, i la distribució de la mida dels porus és d'entre 0,4-1 nm.Les característiques d'adsorció dels tamisos moleculars es poden canviar ajustant l'estructura del tamís molecular, la composició i el tipus de contracations.Els tamisos moleculars es basen principalment en l'estructura de porus característica i el camp de força de Coulomb entre el catió equilibrat i el marc del tamís molecular per generar adsorció.Tenen una bona estabilitat tèrmica i hidrotèrmica i s'utilitzen àmpliament en la separació i purificació de diverses fases gasoses i líquides.L'adsorbent té les característiques d'una forta selectivitat, una gran profunditat d'adsorció i una gran capacitat d'adsorció quan s'utilitza;
Carbó activat: té una estructura rica en microporos i mesopors, la superfície específica és d'uns 500-1000 m²/g i la distribució de la mida dels porus es troba principalment en el rang de 2-50 nm.El carbó activat es basa principalment en la força de van der Waals generada per l'adsorbat per generar adsorció, i s'utilitza principalment per a l'adsorció de compostos orgànics, adsorció i eliminació de matèria orgànica d'hidrocarburs pesats, desodorant, etc.;
Gel de sílice: la superfície específica dels adsorbents a base de gel de sílice és d'uns 300-500 m²/g, principalment mesoporosa, amb una distribució de la mida dels porus de 2-50 nm, i la superfície interna dels porus és rica en grups hidroxil superficials.S'utilitza principalment per a l'assecat per adsorció i l'adsorció de canvi de pressió per produir CO₂, etc.;
Alúmina activada: la superfície específica és de 200-500 m²/g, principalment mesopors, i la distribució de la mida dels porus és de 2-50 nm.S'utilitza principalment en assecat i deshidratació, purificació de gasos residuals àcids, etc.
