1. Обзор процесса адсорбционного разделения.
Адсорбция означает, что когда жидкость (газ или жидкость) контактирует с твердым пористым веществом, один или несколько компонентов жидкости переносятся на внешнюю поверхность пористого вещества и внутреннюю поверхность микропор для обогащения на этих поверхностях и образуют мономолекулярный слой или мультимолекулярный слой.
Адсорбируемая жидкость называется адсорбатом, а сами пористые твердые частицы — адсорбентом.
В связи с разными физическими и химическими свойствами адсорбата и адсорбента, адсорбционная емкость адсорбента для разных адсорбатов также различна.Благодаря высокой селективности адсорбции компоненты фазы адсорбции и фазы абсорбции могут быть обогащены, чтобы осуществить разделение веществ.
2. Процесс адсорбции/десорбции
Процесс адсорбции: его можно рассматривать как процесс концентрации или как процесс сжижения.Следовательно, чем ниже температура и выше давление, тем больше адсорбционная способность.Для всех адсорбентов более легко сжижаемые (с более высокой температурой кипения) газы адсорбировались больше, а менее сжижаемые (с более низкой температурой кипения) газы адсорбировались меньше.
Процесс десорбции: его можно рассматривать как процесс газификации или улетучивания.Поэтому чем выше температура и ниже давление, тем полнее десорбция.Для всех сорбентов более сжиженные (с более высокой температурой кипения) газы десорбируются реже, а менее сжиженные (с более низкой температурой кипения) газы десорбируются легче.
3. Принцип адсорбционного разделения и его классификация.
Адсорбцию разделяют на физическую и химическую.
Принцип физического адсорбционного разделения: разделение достигается за счет разницы в силе адсорбции (сила Ван-дер-Ваальса, электростатическая сила) между атомами или группами на твердой поверхности и посторонними молекулами.Величина силы адсорбции связана со свойствами как адсорбента, так и адсорбата.
Принцип химического адсорбционного разделения основан на процессе адсорбции, при котором на поверхности твердого адсорбента происходит химическая реакция, объединяющая адсорбат и адсорбент химической связью, поэтому селективность является высокой.Хемосорбция обычно протекает медленно, может образовывать только монослой и необратима.
4. Распространенные типы адсорбентов
Обычные адсорбенты в основном включают: молекулярные сита, активированный уголь, силикагель и активированный оксид алюминия.
Молекулярное сито: оно имеет регулярную микропористую структуру каналов с удельной площадью поверхности около 500-1000 м²/г, в основном микропоры, а распределение пор по размерам составляет 0,4-1 нм.Адсорбционные характеристики молекулярных сит можно изменять, регулируя структуру молекулярных сит, состав и тип противокатионов.Молекулярные сита в основном полагаются на характерную структуру пор и кулоновское силовое поле между сбалансированным катионом и каркасом молекулярного сита для создания адсорбции.Они обладают хорошей термической и гидротермической стабильностью и широко используются при разделении и очистке различных газовых и жидких фаз.Адсорбент обладает характеристиками высокой селективности, высокой глубины адсорбции и большой адсорбционной способности при использовании;
Активированный уголь: он имеет богатую структуру микропор и мезопор, удельная площадь поверхности составляет около 500-1000 м²/г, а распределение пор по размерам в основном находится в диапазоне 2-50 нм.Активированный уголь в основном полагается на силу Ван-дер-Ваальса, создаваемую адсорбатом для создания адсорбции, и в основном используется для адсорбции органических соединений, адсорбции и удаления тяжелых углеводородных органических веществ, дезодорантов и т. д.;
Силикагель: Удельная поверхность адсорбентов на основе силикагеля составляет около 300-500 м²/г, в основном мезопористые, с распределением пор по размерам 2-50 нм, а внутренняя поверхность пор богата поверхностными гидроксильными группами.Он в основном используется для адсорбционной сушки и адсорбции при переменном давлении для производства CO₂ и т. д.;
Активированный оксид алюминия: удельная поверхность составляет 200-500 м²/г, в основном мезопоры, а распределение пор по размерам составляет 2-50 нм.Он в основном используется для сушки и обезвоживания, очистки кислых отходящих газов и т. д.
