Адсорбция

Адсорбция – самопроизвольный процесс на поверхности или в объеме твердого тела. Изучение этого процесса входит в школьный курс химии. Так что такое адсорбция, и какие виды адсорбентов существуют?

Характеристики адсорбции

Адсорбция – концентрирование веществ на поверхности или в объеме микропор твердого тела – адсорбента. Поглощаемое вещество, находящееся в газовой и жидкой фазе, называется адсорбтивом, а после перехода его в адсорбированное состояние – адсорбатом.

Адсорбция является частным случаем сорбции, а процесс, обратный адсорбции называется десорбция

Различают физическую адсорбцию и хемосорбцию. Процессы адсорбции избирательны и обычно обратимы. Благодаря их обратимости возможно выделение поглощенных веществ из адсорбентов (процесс десорбции).

Физическая адсорбция вызывается силами молекулярного взаимодействия. Если же имеет место химическая реакция адсорбата с адсорбентом, то этот процесс называется хемосорбцией.

Большинство промышленных адсорбентов имеют внутреннюю структуру, включающую поры различного размера. В зависимости от размера поры подразделяются на три типа:

  • микропоры, имеющие размеры, соизмеримые с размерами молекул (эффективные радиусы – радиусы эквивалентных модельных адсорбентов с цилиндрическими порами – составляют преимущественно 0,5-1,0 нм, верхняя граница 1,5 нм, суммарный объем микропор промышленных адсорбентов обычно не превышает 0,5 см3/г)
  • переходные поры, иногда называемые мезопорами (эффективные радиусы составляют примерно от 1,5 до 100-200 нм, удельная поверхность – поверхность адсорбента, отнесенная к единице его массы, – 10-400 м2/г)
  • макропоры (эффективные радиусы больше 100-200 нм, удельная поверхность 0,5-2 м2/г, объем макропор у активных углей – 0,2-0,8 см3/г)

Все адсорбенты в соответствии с преобладающим размером пор можно подразделить на три класса: макропористые, переходнопористые, микропористые

Виды промышленных адсорбентов

К основным видам промышленных адсорбентов относятся активные угли, силикагели, активная окись алюминия, цеолиты, природные глинистые породы, пористые стекла.

Поскольку промышленные адсорбенты отличаются разнообразием пористой структуры, то это и определяет особенности механизма переноса в пористом теле. В крупных порах, когда диаметр пор больше средней длины свободного пробега молекул адсорбента, преимущественным видом переноса является нормальная или объемная диффузия.

Активные угли – пористые углеродные адсорбенты. Их получают из торфа, бурого и каменного угля, антрацита, древесного материала (дерева, древесного угля, опилок), отходов кожевенной промышленности, веществ животного происхождения. Угли, отличающиеся высокой механической прочностью производят из кокосовой скорлупы и других орехов, из косточек плодов. Отличительные свойства активных углей – гидрофобность и горючесть.

Активные угли

Рис. 1. Активные угли.

Силикагель – один из наиболее распространенных минеральных адсорбентов, обладающих хорошо развитой пористостью. Его основными преимуществами является низкая температура регенерации (110-200 градусов), низкая себестоимость при промышленном производстве, высокая механическая прочность. По своей химической природе силикагель – это гидратированный аморфный кремнезем (nSiO2*mH2O). По внешнему виду это прозрачные или матовые, бесцветные или светло-коричневые твердые зерна.

Силикагель

Рис. 2. Силикагель.

Цеолиты – алюмосиликаты, содержащие в своем составе оксиды щелочных и щелочноземельных металлов, отличающихся строго определенной структурой пор, в условиях обычной температуры заполненные молекулами воды. При нагревании цеолиты выделяют воду, кипят.

Цеолиты

Рис. 3. Цеолиты.

Что мы узнали?

В данной статье дается информация о том, что такое адсорбция, раскрывается суть понятий «адсорбент», «адсорбтив», «адсорбат». Также приводится подробное описание промышленных адсорбентов.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.3. Всего получено оценок: 30.

Предметы