1. Prezentare generală a procesului de separare prin adsorbție
Adsorbția înseamnă că atunci când un fluid (gaz sau lichid) intră în contact cu o substanță solidă poroasă, una sau mai multe componente din fluid sunt transferate pe suprafața exterioară a substanței poroase, iar suprafața interioară a microporilor pentru a se îmbogăți pe aceste suprafețe. formează un strat monomolecular sau strat multimolecular proces.
Fluidul care este adsorbit se numește adsorbat, iar particulele solide poroase în sine sunt numite adsorbant.
Datorită proprietăților fizice și chimice diferite ale adsorbatului și ale adsorbantului, capacitatea de adsorbție a adsorbantului pentru diferiți adsorbați este, de asemenea, diferită.Cu o selectivitate mare de adsorbție, componentele fazei de adsorbție și ale fazei de absorbție pot fi îmbogățite, astfel încât să se realizeze separarea substanțelor.
2. Procesul de adsorbție/desorbție
Proces de adsorbție: Poate fi considerat ca un proces de concentrare sau ca un proces de lichefiere.Prin urmare, cu cât temperatura este mai mică și presiunea este mai mare, cu atât capacitatea de adsorbție este mai mare.Pentru toți adsorbanții, gazele mai ușor lichefiate (punct de fierbere mai mare) s-au adsorbit mai mult, iar gazele mai puțin lichefiabile (punct de fierbere mai scăzut) s-au adsorbit mai jos.
Proces de desorbție: Poate fi considerat ca un proces de gazificare sau volatilizare.Prin urmare, cu cât temperatura este mai mare și presiunea este mai mică, cu atât desorbția este mai completă.Pentru toți adsorbanții, gazele mai lichefiate (punct de fierbere mai mare) sunt mai puțin susceptibile de a desorbi, iar gazele mai puțin lichefiabile (punct de fierbere mai scăzut) sunt mai ușor desorbite.
3. Principiul separării prin adsorbție și clasificarea acestuia
Adsorbția este împărțită în adsorbție fizică și adsorbție chimică.
Principiul separării fizice prin adsorbție: Separarea se realizează prin utilizarea diferenței de forță de adsorbție (forța van der Waals, forța electrostatică) dintre atomi sau grupuri de pe suprafața solidă și molecule străine.Mărimea forței de adsorbție este legată de proprietățile atât ale adsorbantului, cât și ale adsorbatului.
Principiul separării prin adsorbție chimică se bazează pe procesul de adsorbție în care are loc o reacție chimică pe suprafața unui adsorbant solid pentru a combina adsorbatul și adsorbantul cu o legătură chimică, astfel încât selectivitatea este puternică.Chimisorbția este în general lentă, poate forma doar un monostrat și este ireversibilă.
4. Tipuri comune de adsorbanți
Adsorbanții obișnuiți includ în principal: site moleculare, cărbune activat, silicagel și alumină activată.
Sita moleculară: Are o structură de canal microporoasă obișnuită, cu o suprafață specifică de aproximativ 500-1000 m²/g, în principal micropori, iar distribuția mărimii porilor este între 0,4-1 nm.Caracteristicile de adsorbție ale sitelor moleculare pot fi modificate prin ajustarea structurii sitei moleculare, a compoziției și a tipului de contracationi.Sitele moleculare se bazează în principal pe structura caracteristică a porilor și pe câmpul de forță Coulomb dintre cationul echilibrat și cadrul sitei moleculare pentru a genera adsorbție.Au o bună stabilitate termică și hidrotermală și sunt utilizate pe scară largă în separarea și purificarea diferitelor faze gazoase și lichide.Adsorbantul are caracteristicile de selectivitate puternică, adâncime mare de adsorbție și capacitate mare de adsorbție atunci când este utilizat;
Cărbune activat: are o structură bogată de micropori și mezopori, suprafața specifică este de aproximativ 500-1000 m²/g, iar distribuția dimensiunii porilor este în principal în intervalul 2-50 nm.Cărbunele activat se bazează în principal pe forța van der Waals generată de adsorbat pentru a genera adsorbție și este utilizat în principal pentru adsorbția compușilor organici, adsorbția și îndepărtarea materiei organice a hidrocarburilor grele, deodorant etc.;
Silicagel: Suprafața specifică a adsorbanților pe bază de silicagel este de aproximativ 300-500 m²/g, în principal mezoporoasă, cu o distribuție a dimensiunii porilor de 2-50 nm, iar suprafața interioară a porilor este bogată în grupări hidroxil de suprafață.Este utilizat în principal pentru uscarea prin adsorbție și adsorbția prin variație de presiune pentru a produce CO₂ etc.;
Alumină activată: Suprafața specifică este de 200-500 m²/g, în principal mezopori, iar distribuția dimensiunii porilor este de 2-50 nm.Este folosit în principal în uscare și deshidratare, purificarea gazelor reziduale acide etc.
