1. Oversigt over adsorptionsseparationsproces
Adsorption betyder, at når en væske (gas eller væske) er i kontakt med et fast porøst stof, overføres en eller flere komponenter i væsken til den ydre overflade af det porøse stof og den indre overflade af mikroporerne for at berige disse overflader til danne et monomolekylært lag eller multimolekyle lag proces.
Væsken, der adsorberes, kaldes adsorbatet, og selve de porøse faste partikler kaldes adsorbenten.
På grund af adsorbatets og adsorbentens forskellige fysiske og kemiske egenskaber er adsorptionskapaciteten af adsorbenten for forskellige adsorbater også forskellig.Med høj adsorptionsselektivitet kan komponenterne i adsorptionsfasen og absorptionsfasen beriges for at realisere adskillelsen af stoffer.
2. Adsorptions-/desorptionsproces
Adsorptionsproces: Det kan betragtes som en koncentrationsproces eller som en fortætningsproces.Derfor, jo lavere temperatur og jo højere tryk, jo større er adsorptionskapaciteten.For alle adsorbenter adsorberede de lettere flydende (højere kogepunkt) gasser mere, og de mindre flydende (lavere kogepunkt) adsorberede gasser lavere.
Desorptionsproces: Det kan betragtes som en forgasnings- eller fordampningsproces.Derfor, jo højere temperatur og jo lavere tryk, jo mere fuldstændig er desorptionen.For alle sorbenter er mere flydende (højere kogepunkt) gasser mindre tilbøjelige til at desorbere, og mindre flydende (lavere kogepunkt) gasser desorberes lettere.
3. Princippet om adsorptionsseparation og dets klassificering
Adsorption er opdelt i fysisk adsorption og kemisk adsorption.
Princip for fysisk adsorptionsadskillelse: Adskillelse opnås ved at bruge forskellen i adsorptionskraften (van der Waals kraft, elektrostatisk kraft) mellem atomer eller grupper på den faste overflade og fremmede molekyler.Størrelsen af adsorptionskraften er relateret til egenskaberne af både adsorbenten og adsorbatet.
Princippet for kemisk adsorptionsseparation er baseret på adsorptionsprocessen, hvor der sker en kemisk reaktion på overfladen af en fast adsorbent for at kombinere adsorbatet og adsorbenten med en kemisk binding, så selektiviteten er stærk.Kemisorption er generelt langsom, kan kun danne et monolag og er irreversibel.
4. Almindelige adsorbenttyper
Almindelige adsorbenter omfatter hovedsageligt: molekylsigter, aktivt kul, silicagel og aktiveret aluminiumoxid.
Molekylær sigte: Den har en regelmæssig mikroporøs kanalstruktur med et specifikt overfladeareal på omkring 500-1000m²/g, hovedsageligt mikroporer, og porestørrelsesfordelingen er mellem 0,4-1nm.Adsorptionsegenskaberne for molekylsigter kan ændres ved at justere molekylsigtens struktur, sammensætning og typen af modkationer.Molekylærsigter er hovedsageligt afhængige af den karakteristiske porestruktur og Coulomb-kraftfeltet mellem den afbalancerede kation og molekylsigterammen for at generere adsorption.De har god termisk og hydrotermisk stabilitet og anvendes i vid udstrækning til adskillelse og rensning af forskellige gas- og væskefaser.Adsorbenten har karakteristika af stærk selektivitet, høj adsorptionsdybde og stor adsorptionskapacitet, når den anvendes;
Aktivt kul: Det har rig mikropore og mesopore struktur, det specifikke overfladeareal er omkring 500-1000m²/g, og porestørrelsesfordelingen er hovedsageligt i området 2-50nm.Aktivt kul baserer sig hovedsageligt på van der Waals-kraften genereret af adsorbatet til at generere adsorption og bruges hovedsageligt til adsorption af organiske forbindelser, adsorption og fjernelse af tungt kulbrinte organisk materiale, deodorant osv.;
Silicagel: Det specifikke overfladeareal af silicagel-baserede adsorbenter er omkring 300-500m²/g, hovedsageligt mesoporøst, med en porestørrelsesfordeling på 2-50nm, og den indre overflade af porerne er rig på overfladehydroxylgrupper.Det bruges hovedsageligt til adsorptionstørring og tryksvingadsorption for at producere CO₂ osv.;
Aktiveret aluminiumoxid: Det specifikke overfladeareal er 200-500m²/g, hovedsageligt mesoporer, og porestørrelsesfordelingen er 2-50nm.Det bruges hovedsageligt til tørring og dehydrering, rensning af syreaffaldsgas osv.
