2. Адсорбційне очищення речовин
Явище адсорбції має місце на будь-яких поверхнях розділу і, з цього погляду, воно універсальне. Практична застосовність цього явища буяє численними прикладами з області очищення й осушки газів, парів і рідин, уловлювання шкідливих домішок і рекуперації розчинників, тонкого очищення речовин у розчинах, витягу малих кількостей дорогоцінних металів і т.п. Адсорбційні явища лежать в основі нових методів поділу сумішей — хроматографічних.
Метод адсорбційного очищення володіє рядом переваг, що роблять його в ряді випадків незамінним.
Адсорбційний метод володіє високої селективністю до витягу мікродомішок, застосовується до пари, рідин і розчинів, не вимагає високих температур, технологічно простий, здійснюється в апаратах колоночного типу з невеликим обсягом сорбенту. Процес оборотний, тому що сорбент може використовуватися багаторазово після його регенерації. Речовина в процесі очищення не піддається яким-небудь хімічним і фізичним впливам.
Переважна більшість робіт з адсорбційного очищення присвячено питанням витягу одного компонента із середовища іншого, погано адсорбуємого компонента. Вимоги, пропоновані до особливо чистих речовин, висувають принципово нову задачу — одночасний витяг великого числа домішок з відносно добре адсорбуючогося середовища — основного компонента. Рівень вихідних концентрацій домішок у цих речовинах значно більш низький і складає не більш 10-4-10-6%.
Можливості для дослідження основних закономірностей адсорбції мікродомішок відкрилися з застосуванням методу радіоактивних індикаторів. Перші ж дослідження в області адсорбції радіоактивних мікродомішок установили різноманіття видів адсорбції для мікроконцентраційних систем, особливо для обмежено розчинних домішок. Було знайдено, що домішки в розведених розчинах можуть знаходитися в різній фізико-хімічній формі. Тому поряд з молекулярною адсорбцією в ряді неорганічних систем мають місце іонообмінний і хемосорбційний механізми адсорбції.
З хроматографічних методів поділу найбільшого застосування досягла газова хроматографія як найбільш випробуваний і перспективний спосіб одностадійного адсорбційного очищення речовин.
Сутність явища адсорбції полягає в концентруванні речовини на поверхні розділу фаз. Адсорбція відбувається під дією молекулярних сил поверхні адсорбенту. У процесі адсорбції вільна поверхнева енергія знижується. Адсорбційна система складається з адсорбенту — речовини, поверхня якого поглинає й адсорбата — речовини, молекули якого поглинаються. Будь-яка тверда чи рідка фаза може виступати як адсорбент, однак для практичних цілей використовують лише речовини з розвитою питомою поверхнею, вимірюваної сотнями квадратних метрів на грам.
Характерна риса адсорбції з розчинів — витиснення в поверхневому шарі молекул одного компонента іншим при зміні концентрації розчину.
Вплив полярності розчинника визначається властивостями поверхні адсорбентів. Відповідно до чисто емпіричного правила — «подібне розчиняється в подібному», адсорбція неполярних речовин краще проходить на неполярних адсорбентах і навпаки. Щоб адсорбція розчинника була мінімальною, його полярність повинна бути несумісної з полярністю адсорбенту і розчиненої речовини. На полярній поверхні силікагелю з розчинів у сильно полярних розчинниках (водяні розчини, спиртові), адсорбція неполярних (органічних) речовин, як правило, незначна. При адсорбції цих речовин на неполярній поверхні вугілля адсорбція різко зростає. Виключення з «правила» складають випадки, коли речовини, що сорбуються виявляють специфічну адсорбцію чи хемосорбцію.
Вплив температури на адсорбцію з розчинів виражено значно слабкіше, ніж при паро-газовій адсорбції. З підвищенням температури адсорбція розчиненої речовини знижується.
Вплив пористої структури адсорбенту на величину поглинання з розчинів виявляється досить часто в обмеженні доступної поверхні, особливо для адсорбції домішок з великими розмірами молекул у тонкопористих адсорбентах типу вугілля.