Pojęcie adsorpcji dotyczy zjawisk zatrzymania i wydzielenia składników płynów na powierzchniach zewnętrznych i wewnętrznych ciał stałych nazywanych adsorbentami lub ogólniej sorbentami. Zjawiska te zachodzą przeważnie w porach materiałów adsorbentu, gdyż występuje w nich potencjał sprzyjający osadzaniu się cząsteczek na powierzchniach ścian materiału.
Zatrzymanie cząsteczek zachodzi na skutek działania sił fizycznych i chemicznych bliskiego zasięgu. Energia wiązania adsorbowanych cząsteczek z powierzchnią jest porównywalna z ciepłem kondensacji i jest to zawsze proces egzotermiczny o entalpii mniejszej od zera.
Ze wzrostem temperatury maleje możliwa liczba cząsteczek do zaadsorbowania na powierzchni adsorbentu. Powierzchnia właściwa oraz niska temperatura są czynnikami sprzyjającymi efektywnej adsorpcji.
Ponadto jest to zjawisko selektywne co wiąże się z dużymi możliwościami symulowania oraz przewidywania zjawiska.
Cząsteczki gazów o dużej masie i niskiej temperaturze wrzenia odznaczają się największą zdolnością adsorpcji. Układy takie zdolne są do wypierania cząsteczek o mniejszych energiach wiązania.
Ważnym czynnikiem przy opisywaniu zjawiska adsorpcji jest określenie rodzaju oddziaływań między cząsteczkami substancji adsorbowanej, a cząsteczkami adsorbentu.
Patrząc w ten sposób można rozróżnić adsorpcję fizyczną i chemiczną.
Pierwszy rodzaj związany jest przede wszystkim z oddziaływaniami Van der Waalsa, występującymi na powierzchni wszystkich ciał stałych i wobec najróżnorodniejszych substancji. Szybkość tego procesu jest ograniczona głównie szybkością dyfuzji adsorbatu ku powierzchni, a efekt energetyczny ( ciepło adsorpcji ) jest niewielkie i wynosi od kilku do kilkunastu kilodżuli na mol cząsteczek adsorbatu.
Według Pigonia [7] w przypadku adsorpcji chemicznej zwanej również chemisorpcją, oddziaływania między adsorbentem a adsorbatem mają charakter ulegający wysyceniu oddziaływań chemicznych. Oddziaływania te znacznie modyfikują chmury elektronowe cząsteczek, doprowadzając niekiedy do trwałego przeniesienia elektronów między adsorbatem a adsorbentem, czyli dochodzi do utworzenia wiązania chemicznego. Chemisorpcja podobnie jak większość reakcji chemicznych jest procesem aktywowanym, co oznacza, że istnieje zależność szybkości adsorpcji od temperatury opisana równaniem Arrheniusa(1):
(1)
, gdzie v – szybkość adsorpcji
, gdzie E-energia aktywacji (2)
Należy mieć na uwadze, że tylko wyjątkowo adsorpcja przebiega na całej powierzchni stałego adsorbentu. Przeważnie czynna jest jedynie część powierzchni, czyli tzw. centra aktywne, którymi mogą być określone ściany mikrokrystalitów, defekty sieciowe lub granice faz w przypadku adsorbentów złożonych. Nieraz obserwuje się kilka rodzajów centrów, które zdolne są do adsorpcji jednych a inne do adsorpcji innych cząsteczek, a ich charakter i właściwości rozpatruje się w rozwiązywaniu problemów katalizy kontaktowej.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz