Особливості сорбції твердими поверхнями:
Сорбція відбувається на активних центрах поверхні.
Сорбція є динамічною: поряд з поглинанням відбувається десорбція.
Сили міжмолекулярної взаємодії між сорбентом та сорбтивом низькі.
Якщо сорбція відбувається твердим тілом (сорбент – тверде тіло) з розчину, то у залежності від будови розчиненої речовини (електроліт чи неелектроліт) сорбція може бути молекулярною або іонною.
Молекулярна сорбція – це сорбція із розчину молекул розчинних неелектролітів.
Іонна сорбція – процес поглинання електролітів з розчину.
Істотною відмінністю сорбції з розчинів від сорбції газів твердими тілами є конкуренція між розчиненою речовиною і розчинником.
Інтенсивність молекулярної сорбції залежить від таких факторів:
1. Полярність розчинника та сорбента. Адсорбція молекул розчинника твердими поверхнями називається змочуванням. Змочування залежить від полярності розчинника та сорбента. Полярні сорбенти, такі як силікагелі, глини, пористе скло добре змочуються розчинником, який розтікається по поверхні сорбента і у такому випадку більше сорбується розчинник, а не розчинена речовина, гідрофобні сорбенти (активоване вугілля, сажа) краще сорбують розчинені речовини. Тому, чим менше розчинник взаємодіє з сорбентом, тим краще сорбується розчинена речовина (правило Ребіндера).
Прикладом молекулярної сорбції є метод гемосорбції (очистки крові від токсинів шляхом сорбції) та лімфо сорбції, такими методами очищають кров від гідрофобних токсинів: барбітуратів, фосфорорганічних сполук, алкалоїдів шляхом пропускання крові через сорбент. Оскільки розчинником крові є вода, полярний розчинник, то сорбент повинен бути неполярним, тому для гемосорбції використовують неполярне активоване вугілля, модифіковане таким чином, щоб менше пошкоджувати еритроцити.
2. Концентрація розчиненої речовини. Чим менша концентрація розчиненої речовини, тим інтенсивніша молекулярна сорбція. Цю закономірність слід враховувати при оральному введенні різних препаратів, наприклад вітамінів та мікроелементів, їх найкраще вводити у низьких концентраціях, однак упродовж тривалого часу, при високих концентраціях розчиненої речовини у більшій мірі буде всмоктуватись розчинник.
3. Температура. При збільшенні температури інтенсивність молекулярної сорбції буде зменшуватись, оскільки збільшується броунівський рух і речовина, що сорбувалась може від’єднатись від сорбента – виникає десорбція.
Іоннообмінна сорбція – це сорбція твердими сорбентами іонів з розчинів, при цьому у розчин виділяються іони, прикріплені на поверхні сорбентів. Сорбентами є спеціальні смоли, насичені іонами – іоніти, які поділяються катіоніти – сорбенти, що поглинають катіони, позитивно заряджені іони і аніоніти, що поглинають аніони. Цим методом проводять очистку від важких металів, радіонуклідів, залишків кислот, хлоридів тощо (Рис. 3).
Рис. 3. Іонообмінна сорбція: катіоніт приєднує катіони Калію та Кальцію за рахунок приєднання їх до іонів SO3-, у відповідь у розчин виділяються іони Н+, відбувається обмін між іонами розчину та іонами сорбента.
Сорбція твердими поверхнями лежить в основі очистки окремих рідких лікарських препаратів та газоподібних викидів промисловості.