Классификация твердых адсорбентов

Все адсорбенты подразделяют на две группы: 1) адсорбенты с гладкой поверхностью (непористые); 2) пористые адсорбенты.

Таблица 4

Классификация и основные характеристики твердых адсорбентов

Тип адсорбента	Диаметр пор, нм	Удельная поверхность, м2/кг	Примеры
Непористые	–	1 – 500	Сахар-песок, крупы, растворимый кофе, оксиды (ТiO2, SiO2), соли (ZnSO4, BaSO4), цемент, бетон
Пористые: макропористые	> 200	500 – 2000	Пищевые массы (макароны, хлеб, пастила, зефир), мука, асбест, древесина
мезопористые	2 – 200	2000 – 400000	бентониты, силикагель, кремнеземистые породы природных глин
микропористые	< 2	> 400000	цеолиты, активированный уголь, пористые стекла

Часто адсорбенты применяют в виде порошков. Адсорбция на порошкообразных адсорбентах определяется их удельной поверхностью, которая определяется по уравнению (2). Удельная поверхность пористых порошкообразных адсорбентов значительно превышает непористых адсорбентов и в большей степени зависит от поверхности пор, чем от поверхности, определяющей контуры частиц.

Адсорбция на твердых адсорбентах зависит от ряда факторов:

– сродства адсорбента к адсорбтиву. На поверхности неполярных адсорбентов сильнее адсорбируются неполярные вещества, на поверхности полярных адсорбентов – полярные.

– дисперсности адсорбента. Чем меньше размер частицы, тем больше удельная поверхность .

– соотношения размеров пор и молекул адсорбирующегося вещества: поры должны иметь размер достаточный для проникновения молекул адсорбтива;

– пористости ( ) – объема пор, приходящихся на единицу объема адсорбента:

, (34)

где – объем пор;

– общий объем тела.

Пористость адсорбента имеет большое значение для адсорбции: чем она выше, тем больше и адсорбционная способность. Однако это справедливо, если молекулы адсорбирующегося вещества невелики по сравнению с размером пор.

По природе различают полярные (гидрофильные) и неполярные (гидрофобные) адсорбенты. Полярные адсорбенты хорошо смачиваются водой, к ним относят: силикагель, бентониты, цеолиты, пористое стекло. Неполярные адсорбенты плохо смачиваются водой: активированный уголь, графит, тальк, парафин.

В промышленности широко применяют:

Угольные адсорбенты получают высокотемпературной обработкой без доступа воздуха различных ископаемых углей, торфа, древесины, ореховой скорлупы, фруктовых косточек, костей животных и др. веществ, богатых углеродом. После дополнительной обработки, чаще водяным паром, для очистки пор, получают активированные угли. В результате удельная поверхность возрастает до 1000 . Активные угли применяют для очистки воды, пищевых масс, газов, в медицине.

Силикагель получают высушиванием студня поликремниевой кислоты (по химическому составу это ). Удельная поверхность силикагеля  500 .

Цеолиты – природные и синтетические алюмосиликатные материалы, в состав которых входят блоки S_iO₄ (АlО₄). Цеолиты проявляют адсорбционные свойства только после термообработки, в результате которой из пор удаляется вода. Цеолиты называют также молекулярными «ситами» из-за их избирательной адсорбционной способности. Цеолиты применяют для выделения и очистки углеводородов нефти, очистки, осушки и разделения газов, осушки фреонов.

Бентониты – предварительно активированные глины. Применяют в пищевой промышленности для очистки растительных масел, вин, соков; в парфюмерной промышленности в качестве основы некоторых косметических средств для адсорбции с поверхности кожи токсинов, болезнетворных бактерий и т.п.

Пористые стекла получают путем удаления из стекла щелочных и щелочно-земельных металлов.