1. Adsorptsiooni eraldamise protsessi ülevaade
Adsorptsioon tähendab, et kui vedelik (gaas või vedelik) puutub kokku tahke poorse ainega, kandub üks või mitu vedeliku komponenti poorse aine välispinnale ja mikropooride sisepinnale, et rikastada nendel pindadel. moodustavad monomolekulaarse kihi või multimolekulaarse kihi protsessi.
Adsorbeeritavat vedelikku nimetatakse adsorbaadiks ja poorseid tahkeid osakesi endid nimetatakse adsorbendiks.
Adsorbaadi ja adsorbendi erinevate füüsikaliste ja keemiliste omaduste tõttu on ka adsorbendi adsorptsioonivõime erinevate adsorbaatide puhul erinev.Suure adsorptsiooni selektiivsusega saab adsorptsioonifaasi ja absorptsioonifaasi komponente rikastada, et saavutada ainete eraldamine.
2. Adsorptsiooni/desorptsiooni protsess
Adsorptsiooniprotsess: seda võib pidada kontsentreerumisprotsessiks või veeldamisprotsessiks.Seega, mida madalam on temperatuur ja kõrgem rõhk, seda suurem on adsorptsioonivõime.Kõikide adsorbentide puhul adsorbeerusid kergemini veelduvad (kõrgema keemistemperatuuriga) gaasid rohkem ja vähem vedelduvad (madalama keemistemperatuuriga) gaasid adsorbeerusid madalamalt.
Desorptsiooniprotsess: seda võib pidada gaasistamise või lendumise protsessiks.Seega, mida kõrgem on temperatuur ja madalam rõhk, seda täielikum on desorptsioon.Kõikide sorbentide puhul desorbeeruvad vähem vedelad (kõrgema keemistemperatuuriga) gaasid ja vähem vedelduvad (madalama keemispunktiga) gaasid desorbeeruvad kergemini.
3. Adsorptsioonieralduse põhimõte ja selle klassifikatsioon
Adsorptsioon jaguneb füüsikaliseks adsorptsiooniks ja keemiliseks adsorptsiooniks.
Füüsikalise adsorptsiooni eraldamise põhimõte: eraldamine saavutatakse adsorptsioonijõu erinevuse (van der Waalsi jõud, elektrostaatiline jõud) abil tahkel pinnal asuvate aatomite või rühmade ja võõrmolekulide vahel.Adsorptsioonijõu suurus on seotud nii adsorbendi kui ka adsorbaadi omadustega.
Keemilise adsorptsiooni eraldamise põhimõte põhineb adsorptsiooniprotsessil, mille käigus toimub tahke adsorbendi pinnal keemiline reaktsioon, mis ühendab adsorbaadi ja adsorbendi keemilise sidemega, seega on selektiivsus tugev.Kemisorptsioon on üldiselt aeglane, võib moodustada ainult ühekihi ja on pöördumatu.
4. Levinud adsorbentide tüübid
Levinud adsorbentide hulka kuuluvad peamiselt: molekulaarsõelad, aktiivsüsi, silikageel ja aktiveeritud alumiiniumoksiid.
Molekulaarsõel: sellel on tavaline mikropoorse kanali struktuur, mille eripind on umbes 500–1000 m² / g, peamiselt mikropoorid, ja pooride suuruse jaotus on vahemikus 0,4–1 nm.Molekulaarsõelte adsorptsiooniomadusi saab muuta, kohandades molekulaarsõela struktuuri, koostist ja vastakatioonide tüüpi.Molekulaarsõelad tuginevad adsorptsiooni tekitamiseks peamiselt iseloomulikule pooride struktuurile ja tasakaalustatud katiooni ja molekulaarsõela raamistiku vahelisele Coulombi jõuväljale.Neil on hea termiline ja hüdrotermiline stabiilsus ning neid kasutatakse laialdaselt erinevate gaasi- ja vedelikufaaside eraldamisel ja puhastamisel.Adsorbendil on kasutamisel tugev selektiivsus, kõrge adsorptsioonisügavus ja suur adsorptsioonivõime;
Aktiivsüsi: sellel on rikkalik mikropoorne ja mesopooriline struktuur, eripind on umbes 500–1000 m² / g ja pooride suuruse jaotus on peamiselt vahemikus 2–50 nm.Aktiivsüsi tugineb adsorptsiooni tekitamiseks peamiselt adsorbaadi tekitatud van der Waalsi jõule ja seda kasutatakse peamiselt orgaaniliste ühendite adsorptsiooniks, raskete süsivesinike orgaanilise aine adsorptsiooniks ja eemaldamiseks, deodorandiks jne;
Silikageel: silikageelil põhinevate adsorbentide eripind on umbes 300–500 m² / g, peamiselt mesopoorsed, pooride suuruse jaotus on 2–50 nm ja pooride sisepind on rikas pinna hüdroksüülrühmade poolest.Seda kasutatakse peamiselt adsorptsioonikuivatamiseks ja rõhu kõikumisega adsorptsiooniks CO₂ tootmiseks jne;
Aktiveeritud alumiiniumoksiid: eripind on 200–500 m²/g, peamiselt mesopoorid ja pooride suuruse jaotus on 2–50 nm.Seda kasutatakse peamiselt kuivatamisel ja dehüdratsioonil, happeliste heitgaaside puhastamisel jne.
