1. Pregled postopka adsorpcijskega ločevanja
Adsorpcija pomeni, da ko je tekočina (plin ali tekočina) v stiku s trdno porozno snovjo, se ena ali več komponent v tekočini prenese na zunanjo površino porozne snovi in notranjo površino mikropor, da se te površine obogatijo z tvorijo monomolekularno plast ali proces večmolekulske plasti.
Tekočina, ki se adsorbira, se imenuje adsorbat, sami porozni trdni delci pa adsorbent.
Zaradi različnih fizikalnih in kemijskih lastnosti adsorbata in adsorbenta je tudi adsorpcijska sposobnost adsorbenta za različne adsorbate različna.Z visoko selektivnostjo adsorpcije je mogoče komponente adsorpcijske faze in absorpcijske faze obogatiti, da se doseže ločevanje snovi.
2. Postopek adsorpcije/desorpcije
Adsorpcijski proces: lahko ga obravnavamo kot proces koncentracije ali kot proces utekočinjanja.Zato nižja kot je temperatura in višji kot je tlak, večja je adsorpcijska sposobnost.Pri vseh adsorbentih se lažje utekočinjeni (z višjim vreliščem) plini adsorbirajo več, manj utekočinljivi (z nižjim vreliščem) pa nižje.
Postopek desorpcije: Lahko se obravnava kot proces uplinjanja ali izhlapevanja.Zato, višja kot je temperatura in nižji tlak, popolnejša je desorpcija.Za vse sorbente je manj verjetno, da se bodo bolj utekočinjeni (z višjim vreliščem) plini desorbirali, manj utekočinjeni (z nižjim vreliščem) plini pa se lažje desorbirajo.
3. Načelo adsorpcijskega ločevanja in njegova razvrstitev
Adsorpcijo delimo na fizikalno adsorpcijo in kemično adsorpcijo.
Princip fizikalne adsorpcijske separacije: Ločitev dosežemo z uporabo razlike v adsorpcijski sili (van der Waalsova sila, elektrostatična sila) med atomi ali skupinami na trdni površini in tujimi molekulami.Velikost adsorpcijske sile je povezana z lastnostmi adsorbenta in adsorbata.
Načelo kemičnega adsorpcijskega ločevanja temelji na adsorpcijskem procesu, pri katerem pride do kemične reakcije na površini trdnega adsorbenta, da se adsorbat in adsorbent združita s kemično vezjo, zato je selektivnost močna.Kemisorpcija je na splošno počasna, lahko tvori samo eno plast in je ireverzibilna.
4. Pogoste vrste adsorbentov
Običajni adsorbenti vključujejo predvsem: molekularna sita, aktivno oglje, silikagel in aktivirani aluminijev oksid.
Molekularno sito: ima pravilno mikroporozno kanalsko strukturo s specifično površino približno 500–1000 m²/g, večinoma mikropore, porazdelitev velikosti por pa je med 0,4–1 nm.Adsorpcijske lastnosti molekularnih sit je mogoče spremeniti s prilagoditvijo strukture molekularnega sita, sestave in vrste protikationov.Molekularna sita se za ustvarjanje adsorpcije v glavnem zanašajo na značilno strukturo por in Coulombovo polje sile med uravnoteženim kationom in ogrodjem molekularnega sita.Imajo dobro toplotno in hidrotermalno stabilnost in se pogosto uporabljajo pri ločevanju in čiščenju različnih plinskih in tekočih faz.Adsorbent ima značilnosti močne selektivnosti, visoke adsorpcijske globine in velike adsorpcijske zmogljivosti pri uporabi;
Aktivno oglje: ima bogato strukturo mikropor in mezopor, specifična površina je približno 500–1000 m²/g, porazdelitev velikosti por pa je večinoma v območju 2–50 nm.Aktivno oglje se za ustvarjanje adsorpcije v glavnem opira na van der Waalsovo silo, ki jo ustvari adsorbat, in se uporablja predvsem za adsorpcijo organskih spojin, adsorpcijo in odstranjevanje organskih snovi težkih ogljikovodikov, deodorant itd.;
Silikagel: specifična površina adsorbentov na osnovi silikagela je približno 300–500 m²/g, večinoma so mezoporozni, s porazdelitvijo velikosti por 2–50 nm, notranja površina por pa je bogata s površinskimi hidroksilnimi skupinami.Uporablja se predvsem za adsorpcijsko sušenje in adsorpcijo z nihanjem tlaka za proizvodnjo CO₂ itd.;
Aktivirani aluminijev oksid: specifična površina je 200–500 m²/g, večinoma mezopore, porazdelitev velikosti por pa je 2–50 nm.Uporablja se predvsem pri sušenju in dehidraciji, čiščenju kislih odpadnih plinov itd.
