Koji je adsorpcijski mehanizam adsorbenta?

Adsorpcija je temeljni proces u različitim industrijama, igrajući ključnu ulogu u prijavama kao što su pročišćavanje vode, odvajanja plina i ekstrakcije zlata. Kao vodeći adsorbitni dobavljač, duboko smo uključeni u istraživanje, razvoj i opskrbu visokog - performansi adsorbenti. U ovom blogu ćemo istražiti adsorpcijski mehanizam adsorbenata koji je od suštinskog značaja za razumijevanje njihovih performansi i aplikacija.

Osnovni pojmovi adsorpcije

Adsorpcija je površinski fenomen gdje molekuli ili joni iz faze tekućine (plin ili tekućina) nakupljaju na površini čvrstog adsorbenta. Postoje dvije glavne vrste adsorpcije: Fizičko adsorpcija (fiziološko) i hemijsko adsorpcija (kemizorpcija).

Fizičko adsorpcija

Fizička adsorpcija nastaje zbog slabe van der Waals sila između adsorbata (supstanca koja je adsorbirana) i adsorbent. Ove snage uključuju londonske disperzije, dipole - dipolne interakcije i vodonik. Energija fizičkog adsorpcije relativno je niska, obično u rasponu od 5 - 40 kJ / MOL.

Jedna od ključnih karakteristika fizičkog adsorpcije je njegova reverzibilnost. Adsorbat se može lako poželjeti mijenjanjem temperature, pritiska ili koncentracije adsorptata u fazi tečnosti. Fizičko adsorpcija često je brzo i brzo može doći do ravnoteže. Također je ne specifično, što znači da adsorbent može adsorbirati širok spektar tvari.

Na primjer, aktivirani ugljik je dobro - poznati adsorbent koji djeluje uglavnom kroz fizičku adsorpciju. Ima veliku površinu i poroznu strukturu, koja pruža brojna mjesta za molekule adsorptata za pričvršćivanje. Aktivirani ugljen može se koristiti za adsorbiranje organskih spojeva, gasova poput metana i ugljičnog dioksida, pa čak i nekih teških metalnih jona u vodi.

Hemijska adsorpcija

Hemijsko adsorpcija, s druge strane, uključuje formiranje kemijskih obveznica između adsorbata i adsorbenta. Energija hemijske adsorpcije mnogo je veća od fizičke adsorpcije, obično u rasponu od 40 - 800 kJ / MOL. Ova vrsta adsorpcije često je nepovratna ili je teško preokrenuti.

Hemijska adsorpcija vrlo je specifična, jer ovisi o hemijskoj prirodi adsorpta i adsorbenta. Obično zahtijeva određenu energiju za aktiviranje, a stopa adsorpcije često je sporija od fizičkog adsorpcije. Na primjer, u slučaju metala - organskih okvira (MOF), neki MF-ovi mogu selektivno adsorbirati specifične molekule plina kroz hemijsko vezivanje. Na primjer, MF-ovi sa otvorenim metalnim mjestima mogu formirati koordinacijske obveznice s određenim molekulima plina poput ugljičnog monoksida ili dušikovih oksida.

Čimbenici koji utiču na adsorpcijski mehanizam

Površina i Porežna struktura

Površina i pore struktura adsorbenta dva su najvažniji faktori koji utječu na njegove adsorpcijske performanse. Veća površina pruža više adsorpcijskih mjesta za molekule adsorptata. Adsorbents sa visokim površinama, poput aktiviranog ugljika i zeoliteta, mogu adsorbuti veliku količinu adsorpta.

Veličina pora i pore distribucija također igraju ključnu ulogu. Različiti adsorbateri imaju različite molekularne veličine, a veličina pora adsorbenta treba biti prikladna za molekule adsorbata za ulazak. Na primjer, Mikroporozni adsorbenti (Pore veličina <2 Nm) pogodni su za adsorbiranje malih molekula, dok se mezoporozni adsorbenti (veličina pora između 2 - 50 nm) mogu adsorbirati veće molekule. Makroporozni adsorbenti (Pore veličina> 50 Nm) uglavnom se koriste za početnu difuziju molekula adsorptata u adsorbent.

Hemijski sastav

Hemijski sastav Adsorbent određuje njegova hemijska svojstva i vrstu interakcija koje mogu imati sa adsorptatom. Na primjer, adsorbenti sa kiselim ili osnovnim funkcionalnim grupama na površini mogu komunicirati sa kiselim ili osnovnim adsorbacijama kroz kiselinu - osnovne reakcije.

U slučaju ekstrakcije zlata, specifični adsorbenti dizajnirani su tako da imaju hemijske grupe koje mogu formirati jake veze sa zlatnim jonima. NašRPMH 1003Adsorbent je posebno formuliran da ima visoku selektivnost i afinitet za zlatne jone u rješenju. Hemijski sastav RPMH 1003 omogućava mu da formira stabilne komplekse sa zlatnim jonima kroz hemijsku adsorpciju, omogućavajući efikasan oporavak zlata.

Temperatura

Temperatura ima značajan utjecaj na fizičku i hemijsku adsorpciju. U fizičkoj adsorpciji, povećanje temperature obično dovodi do smanjenja adsorpcijskog kapaciteta jer se kinetička energija molekula adsorbata povećava, što im se olakšava pobjeći s adsorbirne površine.

Za hemijsku adsorpciju učinak temperature je složeniji. Na niskim temperaturama, stopa adsorpcije može biti spora zbog nedostatka energije za aktivaciju. Kako se temperatura povećava, stopa adsorpcije može se povećati dok ne dostigne maksimum. Daljnje povećanje temperature može prouzrokovati desorpciju adsorpcije zbog prekida hemijskih obveznica.

Koncentracija adsorbata

Koncentracija adsorpcije u fazi tečnosti također utječe na adsorpcijski proces. Prema adsorpcijskom izolmu, u niskim koncentracijama, sposobnost adsorpcije obično se obično povećava povećanjem koncentracije adsorbata. Kako se koncentracija i dalje povećava, adsorpcijski kapacitet može dostići zasićenost, gdje su sva dostupna adsorpcijska mjesta na adsorbentima zauzeti.

Adsorpcijsko izotermi

Adsorpcijski izotermi su matematički modeli koji opisuju odnos između iznos adsorbata adsorbiranih na adsorbuntu i ravnotežnom koncentraciji adsorptacije u fazi tečnosti na konstantnoj temperaturi. Postoji nekoliko uobičajenih assorpcijskih izoterm modela, kao što su Langmuir Isotherm, Freundlich Isotherm, te klađenje izoterm.

Langmuir Isotherm

Langmuir Isotherm pretpostavlja da se adsorpcija javlja na homogenoj površini sa fiksnim brojem adsorpcijskih lokacija, a svaka stranica može adsorbirati samo jedan adsorbant molekula. Adsorpcija je reverzibilni proces, a ne postoji interakcija između molekula adsortasta. Langmuir izoterm jednadžbama daje:

[q = \ frac {q_ {max} k_ {l} c} {1 + k_ {l} c}]

GDJE (q) je iznos adsorbata po jedinici mase adsorbenta, (Q_ {MAX}) (Q_ {MAX}) (k_ {l}) je Langmuir konstanta vezana za afinitet između adsorbiranja i (c) da je ravnotežna koncentracija adsorpcije u fazi tečnosti.

Prijateljski izoterm

Freundlich Isotherm je empirijski model koji pretpostavlja da se adsorpcija nastaje na heterogenoj površini. Freundlich izoterm jednadžba je:

[q = k_ {f} c ^ {\ frac {1} {n}}]

gde su (k_ {f}) i (n) su Freundlich konstante. Vrijednost (n) označava povoljnu adsorpcijski proces. Ako (n> 1), adsorpcija je povoljna; Ako (n = 1), adsorpcija je linearna; i ako (n <1), adsorpcija je manje povoljna.

Bet Isotherm

Betsotherm se koristi za opisivanje višeslojnog adsorpcije na čvrstoj površini. Temelji se na pretpostavci da molekuli adsorptata mogu formirati više slojeva na adsorbentnoj površini. Isotherm jednadžba kladionice je složenija i uglavnom se koristi za izračunavanje specifične površine Adsorbenta.

Adsorbents za ekstrakciju zlata

U industriji izvlačenja zlata adsorbenti igraju vitalnu ulogu u oporavku zlata od rešenja Ore Leach. Naša kompanija nudi niz visokih - performansi adsorbenti za ekstrakciju zlata, poputGC E612iRMPC1032.

Ovi adsorbenti dizajnirani su tako da imaju visoku selektivnost i afinitet za zlatne ione. Oni rade kroz kombinaciju fizičkih i hemijskih adsorpcijskih mehanizama. Fizička adsorpcija pruža brzi početni unos zlatnih jona, dok hemijsko adsorpcija osigurava snažno i stabilno vezivanje zlatnih jona na adsorbent.

Jedinstvena struktura pore i hemijski sastav ovih adsorbenata omogućavaju im efikasno adsorbirani joni zlata iz rješenja. Na primjer, GC E612 (S) ima dobro definiranu raspodjelu veličine pora koje omogućava zlatnim ionima da se lako difundiraju u adsorbent, a njegove površinske funkcionalne grupe mogu formirati jake hemijske veze sa zlatnim jonima.

Zaključak

Razumijevanje adsorpcijskog mehanizma adsorbenata je neophodno za optimizaciju njihovih performansi u različitim aplikacijama. Vrsta adsorpcije (fizikalna ili hemijska), faktori koji utječu na adsorpciju i adsorpcijski izotermi sviraju važne uloge u određivanju adsorpcijskog kapaciteta, selektivnosti i efikasnosti adsorbenta.

Kao vodeći adsorbentni dobavljač, posvećeni smo razvoju i opskrbi visokoj kvaliteti adsorpsaja koji su prilagođeni specifičnim potrebama naših kupaca. Bilo da se radi o pročišćavanju vode, odvajanja plina ili ekstrakciju zlata, naši adsorbenti dizajnirani su tako da pružaju izvrsne performanse na osnovu dubokog razumijevanja adsorpcijskog mehanizma.

Ako ste zainteresirani za naše adsorbente ili imate bilo kakvih pitanja o adsorpcijskim procesima, pozivamo vas da nas kontaktirate za daljnju raspravu i potencijalnu nabavku. Radujemo se što ćemo sarađivati s vama kako bismo ispunili vaše specifične zahtjeve.

Reference

1. Rouquerol, F., Rouquerol, J., & Singh, K. (1999). Adsorpcija prahom i poroznim krutima: principi, metodologija i aplikacije. Akademska štampa.
2. Yang, RT (2003). Odvajanje plina po adsorpcijskim procesima. Svjetski naučni.
3. Foo, KY, & Hameed, bh (2010). Uvidi u modeliranje adsorpcijskih izoterm sistema. Hemijski inženjerski časopis, 156 (1), 2 - 10.