1. Översikt över adsorptionsseparationsprocessen
Adsorption innebär att när en vätska (gas eller vätska) är i kontakt med ett fast poröst ämne, överförs en eller flera komponenter i vätskan till den yttre ytan av det porösa ämnet och den inre ytan av mikroporerna för att anrika på dessa ytor för att bilda ett monomolekylärt skikt eller multimolekylskiktsprocess.
Vätskan som adsorberas kallas adsorbatet, och själva de porösa fasta partiklarna kallas adsorbenten.
På grund av de olika fysikaliska och kemiska egenskaperna hos adsorbatet och adsorbenten är adsorptionskapaciteten hos adsorbenten för olika adsorbater också olika.Med hög adsorptionsselektivitet kan komponenterna i adsorptionsfasen och absorptionsfasen anrikas för att åstadkomma separation av ämnen.
2. Adsorptions-/desorptionsprocess
Adsorptionsprocess: Det kan betraktas som en koncentrationsprocess eller som en process av kondensering.Därför, ju lägre temperatur och ju högre tryck, desto större adsorptionskapacitet.För alla adsorbenter adsorberades de mer lättflytande (högre kokpunkten) gaserna mer och de mindre flytande gaserna (lägre kokpunkten) adsorberade lägre.
Desorptionsprocess: Det kan betraktas som en process för förgasning eller förångning.Därför, ju högre temperatur och ju lägre tryck, desto mer fullständig desorption.För alla sorbenter är det mindre sannolikt att mer flytande (högre kokpunkt) gaser desorberas, och mindre flytande (lägre kokpunkt) gaser desorberas lättare.
3. Principen för adsorptionsseparation och dess klassificering
Adsorption delas in i fysisk adsorption och kemisk adsorption.
Princip för fysisk adsorptionsseparation: Separation uppnås genom att använda skillnaden i adsorptionskraften (van der Waals kraft, elektrostatisk kraft) mellan atomer eller grupper på den fasta ytan och främmande molekyler.Storleken på adsorptionskraften är relaterad till egenskaperna hos både adsorbenten och adsorbatet.
Principen för kemisk adsorptionsseparation är baserad på adsorptionsprocessen där en kemisk reaktion sker på ytan av en fast adsorbent för att kombinera adsorbatet och adsorbenten med en kemisk bindning, så selektiviteten är stark.Kemisorption är i allmänhet långsam, kan endast bilda ett monolager och är irreversibel.
4. Vanliga adsorbenttyper
Vanliga adsorbenter inkluderar huvudsakligen: molekylsilar, aktivt kol, silikagel och aktiverad aluminiumoxid.
Molekylsil: Den har en vanlig mikroporös kanalstruktur, med en specifik yta på cirka 500-1000 m²/g, huvudsakligen mikroporer, och porstorleksfördelningen är mellan 0,4-1 nm.Adsorptionsegenskaperna för molekylsiktar kan ändras genom att justera molekylsiktens struktur, sammansättning och typen av motkatjoner.Molekylära siktar förlitar sig huvudsakligen på den karakteristiska porstrukturen och Coulomb-kraftfältet mellan den balanserade katjonen och molekylsiktens ramverk för att generera adsorption.De har god termisk och hydrotermisk stabilitet och används i stor utsträckning vid separation och rening av olika gas- och vätskefaser.Adsorbenten har egenskaperna stark selektivitet, högt adsorptionsdjup och stor adsorptionskapacitet när den används;
Aktivt kol: Det har rik mikropor- och mesoporstruktur, den specifika ytan är cirka 500-1000 m²/g, och porstorleksfördelningen är huvudsakligen i intervallet 2-50nm.Aktivt kol förlitar sig huvudsakligen på van der Waals-kraften som genereras av adsorbatet för att generera adsorption, och används huvudsakligen för adsorption av organiska föreningar, adsorption och avlägsnande av tungt kolväte organiskt material, deodorant, etc.;
Kiselgel: Den specifika ytan för kiselgelbaserade adsorbenter är cirka 300-500 m²/g, huvudsakligen mesoporös, med en porstorleksfördelning på 2-50 nm, och porernas insida är rik på ythydroxylgrupper.Det används huvudsakligen för adsorptionstorkning och trycksvängadsorption för att producera CO₂, etc.;
Aktiverad aluminiumoxid: Den specifika ytan är 200-500m²/g, huvudsakligen mesoporer, och porstorleksfördelningen är 2-50nm.Det används främst vid torkning och dehydrering, rening av sura avfallsgaser, etc.
