1. Adsorpsiyon Ayırma Sürecine Genel Bakış
Adsorpsiyon, bir akışkanın (gaz veya sıvı) katı gözenekli bir madde ile temasa geçtiğinde, akışkandaki bir veya daha fazla bileşenin gözenekli maddenin dış yüzeyine ve mikro gözeneklerin iç yüzeyine aktarılarak bu yüzeylerde zenginleşmesi anlamına gelir. monomoleküler bir katman veya çok moleküllü bir katman işlemi oluşturur.
Adsorplanan sıvıya adsorbat, gözenekli katı parçacıkların kendilerine de adsorban adı verilir.
Adsorbatın ve adsorbanın farklı fiziksel ve kimyasal özelliklerinden dolayı, adsorbanın farklı adsorbatlar için adsorpsiyon kapasitesi de farklıdır.Yüksek adsorpsiyon seçiciliği ile adsorpsiyon fazının ve absorpsiyon fazının bileşenleri, maddelerin ayrılmasını sağlayacak şekilde zenginleştirilebilir.
2. Adsorpsiyon/desorpsiyon süreci
Adsorpsiyon işlemi: Bir konsantrasyon işlemi veya sıvılaştırma işlemi olarak düşünülebilir.Bu nedenle sıcaklık ne kadar düşük ve basınç ne kadar yüksek olursa adsorpsiyon kapasitesi de o kadar büyük olur.Tüm adsorbanlar için, daha kolay sıvılaştırılabilen (daha yüksek kaynama noktasına sahip) gazlar daha fazla adsorbe edilirken, daha az sıvılaşabilen (düşük kaynama noktasına sahip) gazlar daha düşük oranda adsorbe edilir.
Desorpsiyon işlemi: Gazlaştırma veya buharlaştırma işlemi olarak düşünülebilir.Bu nedenle, sıcaklık ne kadar yüksek ve basınç ne kadar düşük olursa desorpsiyon o kadar tam olur.Tüm sorbentler için, daha fazla sıvılaştırılmış (daha yüksek kaynama noktalı) gazların desorbe olma olasılığı daha düşüktür ve daha az sıvılaşabilir (düşük kaynama noktalı) gazlar daha kolay desorbe edilir.
3. Adsorpsiyon ayırma prensibi ve sınıflandırılması
Adsorpsiyon fiziksel adsorpsiyon ve kimyasal adsorpsiyon olarak ikiye ayrılır.
Fiziksel adsorpsiyon ayırma prensibi: Ayırma, katı yüzeydeki atom veya gruplar ile yabancı moleküller arasındaki adsorpsiyon kuvveti (van der Waals kuvveti, elektrostatik kuvvet) farkından yararlanılarak gerçekleştirilir.Adsorpsiyon kuvvetinin büyüklüğü hem adsorbanın hem de adsorbatın özellikleriyle ilgilidir.
Kimyasal adsorpsiyon ayırma prensibi, adsorbatı ve adsorbanı kimyasal bir bağ ile birleştirmek için katı bir adsorbanın yüzeyinde kimyasal bir reaksiyonun meydana geldiği adsorpsiyon işlemine dayanır, dolayısıyla seçicilik güçlüdür.Kemisorpsiyon genellikle yavaştır, yalnızca tek bir tabaka oluşturabilir ve geri döndürülemez.
4. Yaygın Adsorban Türleri
Yaygın adsorbanlar temel olarak şunları içerir: moleküler elekler, aktif karbon, silika jel ve aktif alümina.
Moleküler elek: Belirli yüzey alanı yaklaşık 500-1000m²/g olan, çoğunlukla mikro gözenekli, düzenli mikro gözenekli kanal yapısına sahiptir ve gözenek boyutu dağılımı 0,4-1 nm arasındadır.Moleküler eleklerin adsorpsiyon özellikleri, moleküler elek yapısı, bileşimi ve karşı katyon tipi ayarlanarak değiştirilebilir.Moleküler elekler esas olarak karakteristik gözenek yapısına ve adsorpsiyonu oluşturmak için dengeli katyon ile moleküler elek çerçevesi arasındaki Coulomb kuvvet alanına dayanır.İyi termal ve hidrotermal stabiliteye sahiptirler ve çeşitli gaz ve sıvı fazların ayrılması ve saflaştırılmasında yaygın olarak kullanılırlar.Adsorban, kullanıldığında güçlü seçicilik, yüksek adsorpsiyon derinliği ve büyük adsorpsiyon kapasitesi özelliklerine sahiptir;
Aktif karbon: Zengin mikro gözenek ve mezo gözenek yapısına sahiptir, spesifik yüzey alanı yaklaşık 500-1000 m²/g'dir ve gözenek boyutu dağılımı esas olarak 2-50 nm aralığındadır.Aktif karbon, adsorpsiyon oluşturmak için esas olarak adsorbat tarafından üretilen van der Waals kuvvetine dayanır ve esas olarak organik bileşiklerin adsorpsiyonu, ağır hidrokarbon organik madde adsorpsiyonu ve uzaklaştırılması, deodorant vb. için kullanılır;
Silika jel: Silika jel bazlı adsorbanların spesifik yüzey alanı yaklaşık 300-500m²/g'dir, çoğunlukla mezogözeneklidir, gözenek boyutu dağılımı 2-50nm'dir ve gözeneklerin iç yüzeyi yüzey hidroksil grupları açısından zengindir.Esas olarak CO₂ vb. üretmek için adsorpsiyonlu kurutma ve basınç salınımlı adsorpsiyon için kullanılır;
Aktifleştirilmiş alümina: Spesifik yüzey alanı 200-500m²/g'dir, çoğunlukla mezogözeneklerdir ve gözenek boyutu dağılımı 2-50nm'dir.Esas olarak kurutma ve dehidrasyon, asit atık gaz arıtma vb. alanlarda kullanılır.
