SORPCJA

ekstrakcja	2 fazy ciekłe (gęstość)
destylacja	ciecz – para (lotność)
sorpcja	adsorpcja ciecz – ciało stałe (składniki rozpuszczone)

Sorpcja – przyłączenie cząstek (sorbatów) rozpuszczonych w cieczy lub gazie do sorbenta: na powierzchni ciała stałego (adsorpcja = separacja powierzchniowa) lub w głębi cieczy lub gazu (absorbcja = sorbcja wgłębna)

Proces odwrotny to desorpcja

SORPCJA FIZYCZNA

• przyciąganie elektrostatyczne (ładunek +/-)

• siły van der Waalsa

• oddziaływania hydrofobowe (długość łańcucha węglowodorowego, masa cząsteczkowa, rodzaj grup funkcyjnych, wielkość ładunków bocznych)

SORPCJA CHEMICZNA = chemisorpcja

równowaga procesu sorpcji f(pH, T, Σc_i)

równanie Freundlicha

Gdzie:

x_{A –} masa nośnika

m_{s –} masa sorbenta

c_A – stężenie równowagowe

w zależności od K i h (0,1-0,3)

KINETYKA PROCESU SORPCJI

Etap 1

Dyfuzja składnika w warstwie przygranicznej prędkości przepływu cieczy, wartość współczynnika dyfuzji molekularnej

Etap 2

(limitujący, najwolniejszy)

Wnikanie w wewnątrzkomórkowych porach adsorbentu, etap limitujący (rozmiar cząsteczek adsorbentu, porowatość, wartość współczynnika dyfuzji wewnętrznej)

r = (βc * a) * (C_A - C_A*)

gdzie:

βc – lepkość cieczy

a – powierzchnia właściwa

C_A - C_A* - siła napędowa

C_A* - x równowagi

Etap 3

Dla chemisorpcji – reakcji zachodzące na powierzchni adsorbenta

Aparatura

Proces okresowy w mieszalniku – separacja sorbentu na filtrze lub poprzez wnikanie

Proces ciągły na kolumnie

Przebicie kolumny – stężenie składników na wejściu jest takie samo jak na wyjściu. Zachodzi równowaga składnika.

DESORPCJA

• regeneracja lub odzysk

• zmiana pH

• wypieranie odpowiednim roztworem ciekłym (propozycja dla roztworów cennych)

• wypieranie parą wodną (propozycja dla roztworów cennych)

• termiczne utlenianie (metoda na utylizację substancji na nośniku, biodegradacja)

Adsorbenty

• chemia powierzchni (pochłanianie substancji)

• rozmiar i nakład porów

• rozmiar cząsteczek sorbentu

• węgiel aktywny – węgiel kamienny, brunatny, torf; ogromna modyfikacja węgla, duża porowatość.

Uzyskanie

I etap: usunięcie składników lotnych, głównie pary wodnej

II etap: aktywacja metodą gazową (CO₂) lub metodami chemicznymi przy 650 st. C w obecności soli mineralnych (węglany, siarczany, azotany, chlorki)

Silnie porowata rozbudowana powierzchnia (setki m₂/1g) oraz bardzo dobre właściwości sorpcyjna (również dla gazów)

• ziemia krzemionkowa – produkt kopalniany, głównie krzemiany glinu; zastosowanie: przemysł olejowy – odbarwienia i odwodnienia olejów roślinnych.

• zeolity - syntetyczne i uwodnione glinokrzemiany metali alkalicznych, ziemi alkalicznych , innych kationów metali jedno- lub wielowartościowych.

Me_1/2O * Al₂O₃ * xSiO₂ * zH₂O

Wysoka aktywność adsorpcyjna – wynik obecności centrów aktywnych: kwasowych i zasadowych.

Główne zastosowanie: dezaktywacja ścieków promieniotwórczych, usuwanie rtęci, dioksanu, furanów, policyklicznych węglowodanów.