Сорбція
Сорбцією називається процес поглинання певним тілом газів, пари або розчинених речовин з навколишнього середовища. Тіло, що поглинає речовину, називають сорбентом. Типові для сорбції процеси - абсорбція і адсорбція.
Абсорбція — поглинання речовини, що супроводжується наступною її дифузією в глибину тіла і утворенням розчину. Поглинаючу речовину у цьому процесі називають абсорбентом. Нею звичайно є рідина.
Адсорбція - це поглинання речовини поверхнею твердого поглинача – адсорбента.
Якщо під час сорбції відбувається хімічна взаємодія між речовиною, що поглинається, і сорбентом, то такий процес називають хемосорбцією. Якщо ж поглинання супроводжується конденсацією пари в порах поглинача, таке явище називають молекулярною конденсацією.
Процес сорбції зворотний. Виділення речовин під час зворотного процесу називають десорбцією.
Сорбційні процеси дуже поширені у виробництві спирту, цукру, крохмалю, вина, ядерного палива.
Абсорбцію застосовують у виробництві цукру (для очищання соку і сиропу), крохмалю (для одержання екстрагенту – розчину сірчистої кислоти), у консервному виробництві (для одержання розчинів, що забезпечують зберігання плодів і овочів), вина, спирту та інших продуктів. В усіх зазначених випадках абсорбентом є вода.
У процесі абсорбції беруть участь дві фази: газоподібна - суміш компонента, який поглинається, з інертним носієм і рідка - абсорбент, що вибірково поглинає компонент, який переходить у рідкий розчин. До границі розділення фаз і від границі розділення вглиб абсорбента речовина, що поглинається, переноситься за допомогою конвективної дифузії, оскільки за виробничих умов обидві фази звичайно рухливі.
Підвищення швидкості руху фаз збільшує швидкість перенесення речовини у кожній з фаз, внаслідок чого зростає загальна швидкість абсорбції. Швидкість абсорбції прямо пропорційна також площі контакту фаз і тиску, оскільки із зростанням тиску розчинність газів у рідині також зростає. Підвищення температури знижує швидкість абсорбції, оскільки погіршується розчинність газів у рідині.
Процес адсорбції у промислових умовах може відбуватись періодично і безперервно. У першому випадку зернистий шар адсорбенту нерухомий, а газоподібна (рідка) фаза з речовиною, яку треба поглинати, фільтрується крізь шар. На початку процесу адсорбтив поглинається першими за рухом суцільного середовища шарами адсорбента. На певній висоті шару концентрація речовини, що поглинається, в газі впаде практично до нуля, потім фронт руху газу, на якому концентрація переходить від істотно більшої від нуля до нульової, буде повільно просуватися по висоті шару. Слідом за цим шаром, на певній відстані від нього, рухатиметься фронт суцільного середовища з концентрацією адсорбтива, що дорівнює початковій Со, а весь шар адсорбента за цим фронтом буде повністю насиченим і не поглинатиме більше адсорбтива.
Щоб процес адсорбції відбувався безперервно, адсорбент повинен рухатись назустріч потоку газу (рідини). Це можливо у тому випадку, коли частинки адсорбента після їх повного насичення безперервно регенеруватимуться, охолоджуватимуться, а потім знову надходитимуть у робочу ділянку шару, де відбувається процес адсорбції.