1. مروری بر فرآیند جداسازی جذب
جذب سطحی به این معنی است که وقتی یک سیال (گاز یا مایع) با یک ماده متخلخل جامد در تماس است، یک یا چند جزء در سیال به سطح خارجی ماده متخلخل و سطح داخلی ریز منافذ منتقل می شود تا در این سطوح غنی شود. یک لایه تک مولکولی یا فرآیند لایه چند مولکولی را تشکیل می دهند.
سیالی که جذب می شود جاذب نامیده می شود و ذرات جامد متخلخل خود جاذب نامیده می شوند.
با توجه به خواص فیزیکی و شیمیایی متفاوت جاذب و جاذب، ظرفیت جذب جاذب برای جاذب های مختلف نیز متفاوت است.با انتخاب جذب بالا، اجزای فاز جذب و مرحله جذب را می توان غنی کرد تا جداسازی مواد را محقق کند.
2. فرآیند جذب/واجذب
فرآیند جذب: می‌توان آن را فرآیند تغلیظ یا روان‌سازی در نظر گرفت.بنابراین، هر چه دما کمتر و فشار بیشتر باشد، ظرفیت جذب بیشتر است.برای همه جاذب ها، گازهایی که به راحتی مایع می شوند (نقطه جوش بالاتر) بیشتر جذب می شوند و گازهای مایع کمتر (نقطه جوش پایین تر) کمتر جذب می شوند.
فرآیند دفع: می‌توان آن را فرآیند تبدیل به گاز یا تبخیر در نظر گرفت.بنابراین هر چه دما بیشتر و فشار کمتر باشد، دفع کاملتر می شود.برای همه جاذب ها، گازهای مایع بیشتر (نقطه جوش بالاتر) احتمال کمتری برای واجذب دارند و گازهای مایع کمتر (نقطه جوش پایین تر) راحت تر جذب می شوند.
3. اصل جداسازی جذب و طبقه بندی آن
جذب به دو دسته جذب فیزیکی و جذب شیمیایی تقسیم می شود.
اصل جداسازی جذب فیزیکی: جداسازی با استفاده از تفاوت نیروی جذب (نیروی واندروالس، نیروی الکترواستاتیک) بین اتم ها یا گروه های روی سطح جامد و مولکول های خارجی به دست می آید.مقدار نیروی جذب به خواص جاذب و جاذب بستگی دارد.
اصل جداسازی جذب شیمیایی مبتنی بر فرآیند جذب است که در آن یک واکنش شیمیایی روی سطح یک جاذب جامد برای ترکیب جاذب و جاذب با یک پیوند شیمیایی رخ می دهد، بنابراین انتخاب پذیری قوی است.جذب شیمیایی به طور کلی کند است، فقط می تواند یک لایه تشکیل دهد و برگشت ناپذیر است.
4. انواع جاذب رایج
جاذب های رایج عمدتاً عبارتند از: غربال های مولکولی، کربن فعال، سیلیکاژل و آلومینا فعال.
غربال مولکولی: دارای ساختار کانال ریز متخلخل منظم است، با سطح ویژه حدود 500-1000 متر مربع / گرم، عمدتا ریز منافذ، و توزیع اندازه منافذ بین 0.4-1nm است.ویژگی های جذب الک های مولکولی را می توان با تنظیم ساختار غربال مولکولی، ترکیب و نوع کاتیون های شمارنده تغییر داد.غربال های مولکولی عمدتاً به ساختار منافذ مشخصه و میدان نیروی کولن بین کاتیون متعادل و چارچوب غربال مولکولی برای ایجاد جذب متکی هستند.آنها پایداری حرارتی و گرمابی خوبی دارند و به طور گسترده در جداسازی و تصفیه فازهای مختلف گازی و مایع استفاده می شوند.جاذب دارای ویژگی های گزینش پذیری قوی، عمق جذب بالا و ظرفیت جذب زیاد در هنگام استفاده است.
کربن فعال: دارای ساختار ریز منافذ و مزوپور غنی است، سطح ویژه حدود 500-1000 متر مربع / گرم است و توزیع اندازه منافذ عمدتاً در محدوده 2-50 نانومتر است.کربن فعال عمدتاً متکی به نیروی واندروالس تولید شده توسط ماده جاذب برای ایجاد جذب است و عمدتاً برای جذب ترکیبات آلی، جذب و حذف مواد آلی هیدروکربن سنگین، دئودورانت و غیره استفاده می شود.
ژل سیلیکا: سطح ویژه جاذب های مبتنی بر سیلیکاژل حدود 300-500 متر مربع در گرم است، عمدتاً مزوپور، با توزیع اندازه منافذ 2-50 نانومتر، و سطح داخلی منافذ غنی از گروه های هیدروکسیل سطحی است.عمدتاً برای خشک کردن جذب و جذب نوسان فشار برای تولید CO2 و غیره استفاده می شود.
آلومینا فعال: سطح ویژه 200-500 متر مربع / گرم، عمدتاً مزوپورها، و توزیع اندازه منافذ 2-50 نانومتر است.عمدتاً در خشک کردن و کم آبی، تصفیه گازهای اسیدی و غیره استفاده می شود.
