1. Oversikt over adsorpsjonsseparasjonsprosessen
Adsorpsjon betyr at når en væske (gass eller væske) er i kontakt med et fast porøst stoff, overføres en eller flere komponenter i væsken til den ytre overflaten av det porøse stoffet og den indre overflaten av mikroporene for å anrike på disse overflatene til danne et monomolekylært lag eller multimolekyllagsprosess.
Væsken som adsorberes kalles adsorbatet, og selve de porøse faste partiklene kalles adsorbenten.
På grunn av de forskjellige fysiske og kjemiske egenskapene til adsorbatet og adsorbenten, er adsorpsjonskapasiteten til adsorbenten for forskjellige adsorbater også forskjellig.Med høy adsorpsjonsselektivitet kan komponentene i adsorpsjonsfasen og absorpsjonsfasen berikes, for å realisere separasjon av stoffer.
2. Adsorpsjon/desorpsjonsprosess
Adsorpsjonsprosess: Det kan betraktes som en konsentrasjonsprosess eller som en flytende prosess.Derfor, jo lavere temperatur og høyere trykk, jo større er adsorpsjonskapasiteten.For alle adsorbenter adsorberte de lettere flytende (høyere kokepunktet) gassene mer, og de mindre flytende (lavere kokepunktet) adsorberte gassene lavere.
Desorpsjonsprosess: Det kan betraktes som en prosess for gassifisering eller fordampning.Derfor, jo høyere temperatur og jo lavere trykk, jo mer fullstendig er desorpsjonen.For alle sorbenter er det mindre sannsynlig at mer flytende (høyere kokepunkt) gasser desorberes, og mindre flytende (lavere kokepunkt) gasser desorberes lettere.
3. Prinsippet om adsorpsjonsseparasjon og dets klassifisering
Adsorpsjon er delt inn i fysisk adsorpsjon og kjemisk adsorpsjon.
Prinsipp for fysisk adsorpsjonsseparasjon: Separasjon oppnås ved å bruke forskjellen i adsorpsjonskraften (van der Waals kraft, elektrostatisk kraft) mellom atomer eller grupper på den faste overflaten og fremmede molekyler.Størrelsen på adsorpsjonskraften er relatert til egenskapene til både adsorbenten og adsorbatet.
Prinsippet for kjemisk adsorpsjonsseparasjon er basert på adsorpsjonsprosessen der en kjemisk reaksjon skjer på overflaten av en fast adsorbent for å kombinere adsorbatet og adsorbenten med en kjemisk binding, slik at selektiviteten er sterk.Kjemisorpsjon er generelt langsom, kan bare danne et monolag og er irreversibel.
4. Vanlige adsorbenttyper
Vanlige adsorbenter inkluderer hovedsakelig: molekylsikter, aktivert karbon, silikagel og aktivert alumina.
Molekylær sikt: Den har en vanlig mikroporøs kanalstruktur, med et spesifikt overflateareal på ca. 500-1000m²/g, hovedsakelig mikroporer, og porestørrelsesfordelingen er mellom 0,4-1nm.Adsorpsjonsegenskapene til molekylsikter kan endres ved å justere molekylsiktstrukturen, sammensetningen og typen motkationer.Molekylære sikter er hovedsakelig avhengige av den karakteristiske porestrukturen og Coulomb-kraftfeltet mellom det balanserte kationet og molekylsiktens rammeverk for å generere adsorpsjon.De har god termisk og hydrotermisk stabilitet og er mye brukt i separasjon og rensing av ulike gass- og væskefaser.Adsorbenten har egenskapene til sterk selektivitet, høy adsorpsjonsdybde og stor adsorpsjonskapasitet når den brukes;
Aktivert karbon: Den har rik mikropore- og mesoporestruktur, det spesifikke overflatearealet er omtrent 500-1000m²/g, og porestørrelsesfordelingen er hovedsakelig i området 2-50nm.Aktivt karbon er hovedsakelig avhengig av van der Waals-kraften generert av adsorbatet for å generere adsorpsjon, og brukes hovedsakelig til adsorpsjon av organiske forbindelser, adsorpsjon og fjerning av tungt hydrokarbon organisk materiale, deodorant, etc.;
Silikagel: Det spesifikke overflatearealet til silikagelbaserte adsorbenter er ca. 300-500m²/g, hovedsakelig mesoporøst, med en porestørrelsesfordeling på 2-50nm, og den indre overflaten av porene er rik på overflatehydroksylgrupper.Den brukes hovedsakelig til adsorpsjonstørking og trykksvingadsorpsjon for å produsere CO₂, etc.;
Aktivert alumina: Det spesifikke overflatearealet er 200-500m²/g, hovedsakelig mesoporer, og porestørrelsesfordelingen er 2-50nm.Den brukes hovedsakelig til tørking og dehydrering, rensing av sur avfallsgass, etc.
