1. Przegląd procesu separacji adsorpcyjnej
Adsorpcja oznacza, że gdy płyn (gaz lub ciecz) styka się ze stałą porowatą substancją, jeden lub więcej składników płynu przenosi się na zewnętrzną powierzchnię porowatej substancji i wewnętrzną powierzchnię mikroporów w celu wzbogacenia tych powierzchni, aby tworzą warstwę jednocząsteczkową lub proces warstwy wielocząsteczkowej.
Adsorbowany płyn nazywany jest adsorbatem, a same porowate cząstki stałe nazywane są adsorbentem.
Ze względu na różne właściwości fizyczne i chemiczne adsorbatu i adsorbentu, zdolność adsorpcji adsorbentu dla różnych adsorbatów jest również różna.Dzięki wysokiej selektywności adsorpcji składniki fazy adsorpcji i fazy absorpcji można wzbogacić, aby uzyskać rozdział substancji.
2. Proces adsorpcji/desorpcji
Proces adsorpcji: Można go uznać za proces koncentracji lub proces upłynniania.Dlatego im niższa temperatura i wyższe ciśnienie, tym większa zdolność adsorpcji.W przypadku wszystkich adsorbentów gazy łatwiej ulegające skropleniu (wyższa temperatura wrzenia) zaadsorbowały więcej, a gazy mniej upłynniające się (niższa temperatura wrzenia) zaadsorbowały mniej.
Proces desorpcji: Można go uznać za proces zgazowania lub ulatniania.Dlatego im wyższa temperatura i niższe ciśnienie, tym pełniejsza desorpcja.W przypadku wszystkich sorbentów, bardziej skroplone (wyższa temperatura wrzenia) gazy są mniej podatne na desorpcję, a mniej upłynniające się (niższa temperatura wrzenia) gazy są łatwiej desorpowane.
3. Zasada separacji adsorpcyjnej i jej klasyfikacja
Adsorpcję dzieli się na adsorpcję fizyczną i adsorpcję chemiczną.
Zasada fizycznej separacji adsorpcyjnej: Separację osiąga się poprzez wykorzystanie różnicy w sile adsorpcji (siła van der Waalsa, siła elektrostatyczna) pomiędzy atomami lub grupami na powierzchni stałej a obcymi cząsteczkami.Wielkość siły adsorpcji jest powiązana z właściwościami zarówno adsorbentu, jak i adsorbatu.
Zasada chemicznej separacji adsorpcyjnej opiera się na procesie adsorpcji, w którym na powierzchni stałego adsorbentu zachodzi reakcja chemiczna w celu połączenia adsorbatu i adsorbenta wiązaniem chemicznym, dzięki czemu selektywność jest silna.Chemisorpcja jest na ogół powolna, może tworzyć jedynie monowarstwę i jest nieodwracalna.
4. Typowe typy adsorbentów
Typowe adsorbenty obejmują głównie: sita molekularne, węgiel aktywny, żel krzemionkowy i aktywowany tlenek glinu.
Sito molekularne: Ma regularną mikroporowatą strukturę kanałów, o powierzchni właściwej około 500-1000 m²/g, głównie mikropory, a rozkład wielkości porów wynosi od 0,4 do 1 nm.Charakterystyki adsorpcyjne sit molekularnych można zmieniać dostosowując strukturę sita molekularnego, skład i rodzaj przeciwkationów.Sita molekularne w celu wygenerowania adsorpcji opierają się głównie na charakterystycznej strukturze porów i polu sił Coulomba pomiędzy zrównoważonym kationem a strukturą sita molekularnego.Mają dobrą stabilność termiczną i hydrotermalną i są szeroko stosowane w rozdzielaniu i oczyszczaniu różnych faz gazowych i ciekłych.Adsorbent charakteryzuje się dużą selektywnością, dużą głębokością adsorpcji i dużą pojemnością adsorpcji, gdy jest stosowany;
Węgiel aktywowany: ma bogatą strukturę mikroporów i mezoporów, powierzchnia właściwa wynosi około 500-1000 m²/g, a rozkład wielkości porów mieści się głównie w zakresie 2-50 nm.Węgiel aktywowany opiera się głównie na sile van der Waalsa generowanej przez adsorbat w celu wygenerowania adsorpcji i jest stosowany głównie do adsorpcji związków organicznych, adsorpcji i usuwania ciężkich węglowodorów organicznych, dezodorantów itp.;
Żel krzemionkowy: Powierzchnia właściwa adsorbentów na bazie żelu krzemionkowego wynosi około 300-500 m²/g, są to głównie mezoporowate, z rozkładem wielkości porów 2-50 nm, a wewnętrzna powierzchnia porów jest bogata w powierzchniowe grupy hydroksylowe.Stosowany jest głównie do suszenia adsorpcyjnego i adsorpcji zmiennociśnieniowej w celu wytworzenia CO₂ itp.;
Aktywowany tlenek glinu: Powierzchnia właściwa wynosi 200-500 m²/g, głównie mezopory, a rozkład wielkości porów wynosi 2-50 nm.Stosuje się go głównie do suszenia i odwadniania, oczyszczania kwaśnych gazów odlotowych itp.
