Практическое применение адсорбции из растворов

• Адсорбцию из жидких растворов широко используют как метод очистки сточных вод для обезвреживания их от веществ, растворенных как в виде молекул, так и в виде ионов: красителей, пестицидов, гербицидов, фенолов, кислот, щелочей, солей, ПАВ и многих других;

• Адсорбционные явления лежат в основе процессов крашения, стирки, хроматографии, гетерогенного катализа;

• Использование различных адсорбентов при промышленном производстве пищевых продуктов позволяет осветлять растительные масла, вина, пиво; отбеливать сахарный сок;

• В медицине − при лечении желудочных заболеваний, различного рода токсических отравлениях также активно протекают десорбционные процессы. Вкусовые ощущения человека связаны с адсорбцией пищевых веществ на определенных участках языка;

• При помощи ионообменной адсорбции питаются растения, восстанавливается плодородие почв вносимыми удобрениями, умягчается и опресняется соленая вода, формируются вторичные рудные месторождения.

Адсорбция газов и паров на поверхности твердых тел

Когда адсорбент ─ твердое пористое тело или порошок входят в контакт с газом в изолированном сосуде, то давление газа уменьшается, а масса адсорбента увеличивается. При этом в условиях равновесия концентрация газа на поверхности выше, чем в его объеме.

Сорбция газов ─ сложный процесс, он обычно слагается из нескольких более простых стадий. Вслед за адсорбцией, т. е. концентрированием газа на поверхности, происходит поглощение газа всем объемом сорбента ─ абсорбция. При этом молекулы газа проникают в массу твердого тела (или жидкости) и образуется твердый или жидкий раствор. Вследствие замедленности диффузии абсорбция требует большего времени, чем адсорбция.

При хемосорбции молекулы газа образуют с адсорбентом химическое соединение. Хемосорбция может быть поверхностной, (химическая реакция протекает только в пределах поверхностного слоя). Например, при адсорбции кислорода на поверхности алюминия происходит реакция: 4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃. В результате алюминий покрывается прочной оксидной пленкой, непроницаемой для газов.

Хемосорбция может быть и объемной, когда слой вещества, образовавшегося в результате реакции на поверхности, не препятствует дальнейшему проникновению газа в объем твердого адсорбента. Например: CaO_(ТВ) + CO_2(газ) = CaCO_3(ТВ), эта реакция распространяется на весь объем твердого адсорбента CaO.

При наличии у адсорбента мелких пор адсорбция сопровождается конденсацией паров в порах твердого тела ─ капиллярной конденсацией. Это явление характерно только для паров веществ. Пары, поглощаясь пористым адсорбентом, могут превращаться в жидкость, а газы сжижаться не могут. Пар ─ это газ, находящийся при температуре, ниже своей критической температуры. Например, при комнатной температуре мы обсуждаем свойства паров хлора, паров воды, но свойства газов водорода или кислорода. Количество удерживаемой капиллярными силами жидкости зависит от давления и условий смачивания жидкостью стенок капилляров, образованных порами адсорбента.

Величина адсорбции газа может быть охарактеризована количеством моль газа (или массой, или объемом газа), на единицу массы адсорбента. Основные факторы, оказывающие влияние на величину адсорбции ─ это температура, концентрация и природа газа, состав и структура адсорбента.