АДСОРБЦИЯ. Общие сведения

Адсорбцией называется процесс поглощения одного или нескольких компонентов из газовой, парогазовой или жидкой смеси твердым поглотителем, называемым адсорбентом. В данном разделе будет рассматриваться адсорбция из газовой фазы, однако все рассуждения и соотношения, за исключением (А.2а), применимы для адсорбции из жидкой смеси.

Адсорбируемое вещество, находящееся в газе, называется адсорбтивом, а после его перехода в фазу адсорбента - адсорбатом.

Процессы адсорбции избирательны и обычно обратимы. Благодаря их обратимости становится возможным выделение поглощенных веществ из адсорбента (десорбция).

Адсорбция применяется главным образом при небольших концентрациях поглощаемого вещества в исходной смеси, когда требуется достичь практически полного извлечения адсорбтива. В тех случаях, когда концентрация извлекаемого вещества в исходной смеси велика, обычно выгоднее использовать абсорбцию.

В промышленности процессы адсорбции используются при очистке и осушке газов, в частности при извлечении паров летучих растворителей из их смеси с воздухом и другими газами (рекуперация летучих растворителей).

Способность твердых тел поглощать вещества из газовой фазы объясняется особыми свойствами молекул поверхности твердого тела. Их силовые поля в противоположность силовым полям молекул, расположенных в объеме твердого тела в окружении других молекул, не уравновешены, в результате чего возникает сила, направленная к поверхности твердого тела (сила притяжения). Под действием этой силы и происходит притяжение молекул из газовой фазы. В зависимости от природы сил, действующих на поверхности твердого тела, различают физическую и химическую адсорбцию. Последнюю обычно называют хемосорбцией.

Физическая адсорбция происходит под действием сил взаимного притяжения молекул газа молекулами на поверхности твердого тела - вандерваальсовскими силами. Действие ваандервальсовских сил проявляется на расстояниях, значительно превышающих размеры адсорбируемых молекул газа. Поэтому при физической адсорбции на поверхности адсорбента обычно удерживается несколько слоев молекул поглощаемого вещества.

При химической адсорбции, или хемосорбции, в результате химической реакции между молекулами поглощенного газа и поверхностными молекулами адсорбента возникает химическая связь.

Важнейшими характеристиками адсорбента являются поглотительная способность и селективность. Под поглотительной способностью понимается количество вещества, которое может быть поглощено единицей массы или объема адсорбента, а под селективностью - избирательная способность поглощения целевых компонентов (или компонента) из разделяемой газовой смеси.