L; адсорбция и l; околна среда Култура Науки-Химия
Адсорбцията е универсален феномен на повърхността. Всъщност, всяка повърхност е изградена от атоми, които не са задоволили всичките си химически връзки. Следователно тази повърхност има тенденция да запълни тази празнина, като улавя атомите и молекулите, преминаващи наблизо. Химиците, работещи върху реагенти с много висока чистота, добре осъзнават трудността при отстраняването на примесите, адсорбирани по вътрешната повърхност на тяхното устройство.
Въведение
Адсорбираното количество е приблизително пропорционално на повърхността, развита в контакт с флуидната среда (газ или течност). Определен клас адсорбентна система се отнася до така наречените микропорести адсорбенти. Те имат вътрешна порьозност, сгъната по начин, която може да достигне от 300 m 2 .g -1 до 3000 m 2 .g -1. Тези адсорбенти могат да бъдат доста добре описани като смес от твърда фаза и наномащабен вакуум; те се състоят от кухини с размер от порядъка на един нанометър, разпределени в твърда фаза, така че дебелината на материала, разделящ две кухини, е от порядъка на размера на последната. Нанометричният размер на кухините е предимство в това, че адсорбционните сили се усилват от явлението затвореност, което позволява повърхностите, обърнати една към друга, да упражняват заедно привличане върху присъстващите видове. От друга страна, е необходимо да се изпълни условие за съвместимост на размера между молекулата, която трябва да се адсорбира и достъпния обем.
Някои адсорбенти имат повърхността на порите, която допълнително е функционализирана от хидроксилни групи, позволяващи образуването на водородни връзки, докато други адсорбенти имат йонна структура, което води до наличието на интензивно електрическо поле в порите.
Физиорбция и хемосорбция
Разграничаваме физизорбцията, която запазва идентичността на адсорбираните молекули, и хемосорбцията, която води до разрушаване на химичните връзки. Енергията, въведена в действие по време на процеса на хемосорбция, е по-голяма от тази, която се въвежда в игра по време на процеса на физиорбция, т.е. Следователно това може да доведе до изключително задълбочено пречистване на обработените течности (1 ppb)
Силите на физиорбция са три вида:
Силите на дисперсия (Ван дер Ваалс, Лондон) все още присъстват.
Полярни сили, произтичащи от наличието на електрическо поле в микропорите.
Водородни връзки, дължащи се на хидроксилни или аминогрупи.
Взаимодействието между адсорбента и адсорбираната молекула ще зависи от адекватността между свойствата на двете образувания (полярно-полярни, неполярни-неполярни), от моларната маса, от формата на молекулата.
Силите на хемосорбция са тези на реактивността на повърхностите, участващи в каталитичните процеси, с тази разлика, че съединенията, образувани чрез адсорбция, са стабилни при участващите температури.
Основните видове "физически" адсорбенти
Има пет основни типа „физически“ адсорбенти: активен въглен, зеолити, алуминий, силикагел, активирани глини.
Около 150 000 т. Година зеолити за адсорбция, 400 000 т. Година -1 активен въглен, 75 000 т. Година -1 активен глинозем, 400 000 т. Година -1 глини и 25 000 т. Година -1 силикагел.
Активирани въглища
Активираните въглища се приготвят чрез пиролиза на материал, съдържащ въглерод, въглен или растителен материал, за да се получи въглен, който след това се окислява от водни пари при контролирани условия, за да се създаде микропореста структура. Има няколкостотин качества на активен въглен, в зависимост от прекурсора и условията на преработка. Можем да намерим и така наречените „химически“ активирани въглени, защото те се активират горещо в присъствието на химически дехидратиращи агенти, фосфорна киселина или цинков хлорид. Активираните въглища са аморфни органофилни адсорбенти. Следователно тяхната структура не е правилна, за разлика от кристала. Тази аморфна структура води до непрекъснато разпределение на размера на порите, чието разпространение (разликата между най-малката и най-голямата стойност) може да достигне няколко порядъка.