1

Usuwanie barwy ścieku metodą adsorpcji na węglu aktywnym

Proces adsorpcji ma zastosowanie w różnych dziedzinach techniki i dotyczy układów' adsorbent stały - gaz oraz adsorbent stały - ciecz.

Adsorpcja oznacza zjawisko zmian stężenia substancji na powierzchni graniczących ze sobą faz.

Adsorpcja jest to zagęszczanie substancji na powierzchni ciała stałego lub w objętości jego mikroporów wskutek działania sił przyciągania.

W procesie adsorpcji uczestniczą co najmniej dwa składniki: ciało, na którego powierzchni lub w objętości jego porów następuje zagęszczanie substancji, nazywane adsorbentem i substancja zaadsorbowana, którą nazywa się adsorbatem. Ogólnie uważa się, szczególnie w przypadku układów wieloskładnikowych, że proces adsorpcji zachodzi do momentu ustalenia się stanu lokalnej równowagi adsorpcyjnej pomiędzy adsorbentem i roztworem adsorbatu.

W zależności od rodzaju oddziaływań pomiędzy adsorbentem a adsorbowanymi cząsteczkami rozróżniana jest adsorpcja fizyczna i adsorpcja chemiczna. Ilościowo proces adsorpcji opisują tzw. izotermy adsorpcji.

Adsorpcja fizyczna

W przypadku adsorpcji fizycznej pomiędzy adsorbentem i adsorbatem występują słabe oddziaływania między cząsteczko we zwane siłami van der Waalsa. Ciepło adsorpcji fizycznej zbliżone jest do ciepła kondensacji adsorbatu i nie przekracza zwykle 40-50 kj/mol. Adsorpcja fizyczna jest na ogół procesem odwracalnym i przebiegającym stosunkowo szybko. Na powierzchni adsorbentu może powstać więcej niż jedna warstwa zaadsorbowanych cząsteczek.

Adsorpcja chemiczna

Przy adsorpcji chemicznej występuje tylko jedna warstwa zaadsorbowanych cząsteczek. Adsorpcja chemiczna wymaga zazwyczaj dość wysokiej energii aktywacji i jest procesem stosunkowo powolnym. Szybkość jej może być zwiększona przez podwyższenie temperatur)'. Ciepło adsorpcji jest tego samego rzędu co ciepło reakcji chemicznych i zazwyczaj przyjmuje wartości kilkudziesięciu kilodżuli na mol. Maleje ono w miarę wzrostu stopnia pokrycia powierzchni adsorbenta.

Rozróżnienie czystej adsorpcji fizycznej i chemicznej nie nastręcza większych trudności. Najważniejszymi kryteriami, na których można oprzeć porównanie obu rodzajów adsorpcji są:

ciepło adsorpcji - niewielkie w przypadku adsorpcji fizycznej, duże w przypadku chemisorpcji,

odwracałność procesu - substancję zaadsorbowaną można, w przypadku adsorpcji fizycznej dość łatwo usunąć z powierzchni adsorbentu; usunięcie chemisorbowalnej warstwy jest bardzo trudne i wymaga drastycznych środków,

- grubość warstw adsorpcyjnych - w przypadku adsorpcji fizycznej w odpowiednich warunkach tworzy się warstwa adsorpcyjna o grubości odpowiadającej kilku średnicom cząstek adsorbatu; wtoku chemisorpcji powstają warstwy jednocząsteczkowc.

Adsorpcje chemiczna i fizyczna często następują po sobie lub zachodzą równocześnie.

W wyniku procesu adsorpcji danej substancji z roztworu na adsorbencie występuje usuwanie tej substancji i koncentracja jej na powierzchni ciała stałego. Proces ten trwa tak długo w określonych warunkach, aż stężenie substancji rozpuszczonej, pozostającej w roztworze, znajdzie się w stanie równowagi dynamicznej ze stężeniem tej substancji na powierzchni adsorbentu.

I