1. Огляд процесу адсорбційного розділення
Адсорбція означає, що коли рідина (газ або рідина) контактує з твердою пористою речовиною, один або кілька компонентів рідини переносяться на зовнішню поверхню пористої речовини та внутрішню поверхню мікропор, збагачуючи ці поверхні до утворюють мономолекулярний шар або багатомолекулярний шаровий процес.
Рідина, що адсорбується, називається адсорбатом, а самі пористі тверді частинки — адсорбентом.
Внаслідок різних фізико-хімічних властивостей адсорбату і адсорбенту, адсорбційна здатність адсорбенту для різних адсорбатів також різна.Завдяки високій селективності адсорбції компоненти фази адсорбції та фази поглинання можуть бути збагачені, щоб реалізувати розділення речовин.
2. Процес адсорбції/десорбції
Процес адсорбції: його можна розглядати як процес концентрації або як процес розрідження.Отже, чим нижча температура і вищий тиск, тим більша адсорбційна здатність.Для всіх адсорбентів легше зріджені (вища температура кипіння) гази адсорбуються більше, а менш зріджені (нижча температура кипіння) гази адсорбуються нижче.
Процес десорбції: це можна розглядати як процес газифікації або випаровування.Отже, чим вища температура і менший тиск, тим повніша десорбція.Для всіх сорбентів більш зріджені (з вищою температурою кипіння) гази менш схильні до десорбції, а менш зріджені (з нижчою температурою кипіння) легше десорбуються.
3. Принцип адсорбційного розділення та його класифікація
Адсорбцію поділяють на фізичну адсорбцію та хімічну адсорбцію.
Принцип фізичного адсорбційного поділу: поділ досягається за допомогою різниці в силі адсорбції (сила Ван-дер-Ваальса, електростатична сила) між атомами або групами на твердій поверхні та сторонніми молекулами.Величина сили адсорбції пов'язана з властивостями як адсорбенту, так і адсорбату.
Принцип хімічного адсорбційного розділення заснований на процесі адсорбції, під час якого на поверхні твердого адсорбенту відбувається хімічна реакція для поєднання адсорбату та адсорбенту з хімічним зв’язком, тому селективність є високою.Хемосорбція зазвичай повільна, може утворювати лише моношар і є незворотною.
4. Загальні типи адсорбентів
Звичайні адсорбенти в основному включають: молекулярні сита, активоване вугілля, силікагель і активований оксид алюмінію.
Молекулярне сито: воно має звичайну мікропористу канальну структуру з питомою поверхнею приблизно 500-1000 м²/г, в основному мікропори, а розподіл пор за розміром становить 0,4-1 нм.Адсорбційні характеристики молекулярних сит можна змінити, регулюючи структуру молекулярного сита, склад і тип протикатіонів.Для створення адсорбції молекулярні сита в основному покладаються на характерну структуру пор і кулонівське силове поле між збалансованим катіоном і каркасом молекулярного сита.Вони мають гарну термічну та гідротермічну стабільність і широко використовуються для розділення та очищення різних газових і рідких фаз.Адсорбент має характеристики сильної селективності, високої глибини адсорбції та великої адсорбційної здатності при використанні;
Активоване вугілля: має багату мікропористу та мезопористу структуру, питома площа поверхні становить близько 500-1000 м²/г, а розподіл розмірів пор переважно в діапазоні 2-50 нм.Активоване вугілля в основному покладається на силу Ван-дер-Ваальса, створювану адсорбатом для створення адсорбції, і в основному використовується для адсорбції органічних сполук, адсорбції та видалення важких вуглеводневих органічних речовин, дезодорантів тощо;
Силікагель: питома поверхня адсорбентів на основі силікагелю становить близько 300-500 м²/г, переважно мезопористих, з розподілом розмірів пор 2-50 нм, а внутрішня поверхня пор багата поверхневими гідроксильними групами.Він в основному використовується для адсорбційного сушіння та адсорбції коливань тиску для отримання CO₂ тощо;
Активований оксид алюмінію: питома поверхня становить 200-500 м²/г, переважно мезопори, а розподіл пор за розміром становить 2-50 нм.В основному використовується для сушіння та зневоднення, очищення кислотних відпрацьованих газів тощо.
