1. Pregled procesa adsorpcijske separacije
Adsorpcija znači da kada je tekućina (plin ili tekućina) u kontaktu s čvrstom poroznom tvari, jedna ili više komponenti u tekućini se prenose na vanjsku površinu porozne tvari i unutarnju površinu mikropora kako bi se obogatile na tim površinama tvore monomolekularni sloj ili višemolekulski slojeviti proces.
Tekućina koja se adsorbira naziva se adsorbat, a same porozne čvrste čestice nazivaju se adsorbens.
Zbog različitih fizikalnih i kemijskih svojstava adsorbata i adsorbenta, adsorpcijski kapacitet adsorbensa za različite adsorbate također je različit.Uz visoku adsorpcijsku selektivnost, komponente adsorpcijske faze i apsorpcijske faze mogu se obogatiti, kako bi se ostvarilo odvajanje tvari.
2. Proces adsorpcije/desorpcije
Proces adsorpcije: Može se smatrati procesom koncentracije ili procesom ukapljivanja.Stoga, što je niža temperatura i viši tlak, veća je adsorpcijska sposobnost.Za sve adsorbente, lakše ukapljeni plinovi (više vrelište) adsorbirali su više, a manje ukapljeni (niže vrelište) plinovi adsorbirali niže.
Proces desorpcije: Može se smatrati procesom rasplinjavanja ili isparavanja.Stoga, što je viša temperatura i niži tlak, to je desorpcija potpunija.Za sve sorbente manje je vjerojatno da će se ukapljeni plinovi (više vrelište) desorbirati, a manje ukapljeni (niže vrelište) plinovi se lakše desorbiraju.
3. Princip adsorpcijskog odvajanja i njegova klasifikacija
Adsorpcija se dijeli na fizikalnu adsorpciju i kemijsku adsorpciju.
Princip fizičkog adsorpcijskog odvajanja: Odvajanje se postiže korištenjem razlike u adsorpcijskoj sili (van der Waalsova sila, elektrostatska sila) između atoma ili skupina na krutoj površini i stranih molekula.Veličina adsorpcijske sile povezana je sa svojstvima i adsorbensa i adsorbata.
Načelo kemijske adsorpcijske separacije temelji se na procesu adsorpcije u kojem se kemijska reakcija odvija na površini krutog adsorbensa kako bi se spojili adsorbat i adsorbent s kemijskom vezom, tako da je selektivnost jaka.Kemisorpcija je općenito spora, može formirati samo monosloj i nepovratna je.
4. Uobičajene vrste adsorbensa
Uobičajeni adsorbensi uglavnom uključuju: molekularna sita, aktivni ugljen, silikagel i aktivirani aluminij.
Molekularno sito: Ima pravilnu mikroporoznu strukturu kanala, sa specifičnom površinom od oko 500-1000 m²/g, uglavnom mikropora, a raspodjela veličine pora je između 0,4-1 nm.Adsorpcijske karakteristike molekularnih sita mogu se mijenjati podešavanjem strukture molekularnih sita, sastava i vrste protukationa.Molekularna sita uglavnom se oslanjaju na karakterističnu strukturu pora i polje Coulombove sile između uravnoteženog kationa i okvira molekularnog sita za stvaranje adsorpcije.Imaju dobru toplinsku i hidrotermalnu stabilnost i naširoko se koriste u odvajanju i pročišćavanju raznih plinovitih i tekućih faza.Adsorbent ima karakteristike jake selektivnosti, velike dubine adsorpcije i velikog kapaciteta adsorpcije kada se koristi;
Aktivni ugljen: ima bogatu strukturu mikropora i mezopora, specifična površina je oko 500-1000 m²/g, a raspodjela veličine pora je uglavnom u rasponu od 2-50 nm.Aktivni ugljen uglavnom se oslanja na van der Waalsovu silu koju generira adsorbat za stvaranje adsorpcije, a uglavnom se koristi za adsorpciju organskih spojeva, adsorpciju i uklanjanje teških ugljikovodičnih organskih tvari, dezodorans itd.;
Silikagel: specifična površina adsorbenata na bazi silikagela je oko 300-500 m²/g, uglavnom mezoporozan, s raspodjelom veličine pora od 2-50 nm, a unutarnja površina pora je bogata površinskim hidroksilnim skupinama.Uglavnom se koristi za adsorpcijsko sušenje i adsorpciju s promjenama tlaka za proizvodnju CO₂, itd.;
Aktivirani aluminijev oksid: specifična površina je 200-500 m²/g, uglavnom mezopore, a raspodjela veličine pora je 2-50 nm.Uglavnom se koristi za sušenje i dehidraciju, pročišćavanje kiselog otpadnog plina itd.
