1. Descripción general del proceso de separación por adsorción
La adsorción significa que cuando un fluido (gas o líquido) está en contacto con una sustancia porosa sólida, uno o más componentes del fluido se transfieren a la superficie exterior de la sustancia porosa y a la superficie interior de los microporos para enriquecerse en estas superficies para Formar un proceso de capa monomolecular o de capa multimolécula.
El fluido que se adsorbe se llama adsorbato y las partículas sólidas porosas se llaman adsorbente.
Debido a las diferentes propiedades físicas y químicas del adsorbato y del adsorbente, la capacidad de adsorción del adsorbente para diferentes adsorbatos también es diferente.Con una alta selectividad de adsorción, los componentes de la fase de adsorción y la fase de absorción se pueden enriquecer para realizar la separación de sustancias.
2. Proceso de adsorción/desorción
Proceso de adsorción: Puede considerarse como un proceso de concentración o como un proceso de licuefacción.Por tanto, cuanto menor sea la temperatura y mayor la presión, mayor será la capacidad de adsorción.Para todos los adsorbentes, los gases más fácilmente licuables (punto de ebullición más alto) se adsorbieron más y los gases menos licuables (punto de ebullición más bajo) se adsorbieron más bajo.
Proceso de desorción: Puede considerarse como un proceso de gasificación o volatilización.Por tanto, cuanto mayor sea la temperatura y menor la presión, más completa será la desorción.Para todos los sorbentes, los gases más licuados (punto de ebullición más alto) tienen menos probabilidades de desorberse, y los gases menos licuables (punto de ebullición más bajo) se desorben más fácilmente.
3. El principio de separación por adsorción y su clasificación.
La adsorción se divide en adsorción física y adsorción química.
Principio de separación por adsorción física: la separación se logra utilizando la diferencia en la fuerza de adsorción (fuerza de van der Waals, fuerza electrostática) entre átomos o grupos en la superficie sólida y moléculas extrañas.La magnitud de la fuerza de adsorción está relacionada con las propiedades tanto del adsorbente como del adsorbato.
El principio de separación por adsorción química se basa en el proceso de adsorción en el que se produce una reacción química en la superficie de un adsorbente sólido para combinar el adsorbato y el adsorbente con un enlace químico, por lo que la selectividad es fuerte.La quimisorción es generalmente lenta, sólo puede formar una monocapa y es irreversible.
4. Tipos de adsorbentes comunes
Los adsorbentes comunes incluyen principalmente: tamices moleculares, carbón activado, gel de sílice y alúmina activada.
Tamiz molecular: Tiene una estructura de canales microporosos regulares, con un área de superficie específica de aproximadamente 500-1000 m²/g, principalmente microporos, y la distribución del tamaño de los poros está entre 0,4-1 nm.Las características de adsorción de los tamices moleculares se pueden cambiar ajustando la estructura, la composición y el tipo de contracationes del tamiz molecular.Los tamices moleculares se basan principalmente en la estructura de poros característica y el campo de fuerza de Coulomb entre el catión equilibrado y la estructura del tamiz molecular para generar adsorción.Tienen buena estabilidad térmica e hidrotermal y se utilizan ampliamente en la separación y purificación de diversas fases gaseosas y líquidas.El adsorbente tiene las características de fuerte selectividad, alta profundidad de adsorción y gran capacidad de adsorción cuando se usa;
Carbón activado: tiene una rica estructura de microporos y mesoporos, el área de superficie específica es de aproximadamente 500-1000 m²/g y la distribución del tamaño de los poros está principalmente en el rango de 2-50 nm.El carbón activado depende principalmente de la fuerza de van der Waals generada por el adsorbato para generar adsorción, y se utiliza principalmente para la adsorción de compuestos orgánicos, adsorción y eliminación de materia orgánica de hidrocarburos pesados, desodorantes, etc.;
Gel de sílice: el área de superficie específica de los adsorbentes a base de gel de sílice es de aproximadamente 300-500 m²/g, principalmente mesoporosos, con una distribución de tamaño de poro de 2-50 nm, y la superficie interna de los poros es rica en grupos hidroxilo superficiales.Se utiliza principalmente para secado por adsorción y adsorción por cambio de presión para producir CO₂, etc.;
Alúmina activada: la superficie específica es de 200 a 500 m²/g, principalmente mesoporos, y la distribución del tamaño de los poros es de 2 a 50 nm.Se utiliza principalmente en secado y deshidratación, purificación de gases residuales ácidos, etc.
