II. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI:
8. Dàn ý đề tài:
3.2.3. Các thuyết về hấp phụ:
Quá trình hấp phụ là quá trình hút khí bay hơi hoặc chất hòa tan trong chất lỏng bằng chất rắn xốp. Chất bị hút gọi là chất bị hấp phụ (adsorbate). Chất rắn xốp gọi là chất hấp phụ (adsorpbent).
Quá trình hấp phụ lên bề mặt xốp của chất hấp phụ gồm 3 giai đoạn:
1. Chuyển chất từ pha lỏng đến bề mặt ngoài của hạt chất hấp phụ.
3. Hấp phụ: quá trình hấp phụ làm bão hòa dần từng phần không gian hấp phụ, đồng thời làm giảm độ tự do của các phân tử bị hấp phụ, nên luôn kèm theo sự tỏa nhiệt.
Ở điều kiện bình thường khi hấp phụ khí trong hỗn hợp với không khí thì không khí không bị hấp phụ. Nhưng khi hấp phụ chất hòa tan trong dung dịch thì dung môi cũng có thể bị hấp phụ.
Hấp phụ trao đổi ion là hấp phụ có cực có kèm theo sự trao đổi ion giữa chất hấp phụ và dung dịch. Quá trình này chỉ xảy ra khi hấp phụ chất tan trong dung dịch và đường kính mao quản chất hấp phụ nhỏ hơn 5.10-8 cm.
Hấp phụ có kèm theo phản ứng hóa học giữa các chất bị hấp phụ và chất hấp phụ gọi là hấp phụ hóa học. Quá trình này xảy ra cả môi trường khí và môi trường lỏng, khi đường kính mao quản chất hấp phụ lớn hơn 200 Ao và thường xảy ra ở nhiệt độ cao (t > 200oC)
Hấp phụ không kèm theo phản ứng hóa học chia làm hai loại: hấp phụ vật lý và hấp phụ kích động.
+ Hấp phụ vật lý có đặc điểm sau:
4. Lực hấp phụ là lực vanđecvan, tức là lực hút tương hỗ giữa các phân
tử.
5. Quá trình hấp phụ là quá trình hấp phụ hoàn toàn
6. Nhiệt tỏa ra không đáng kể
7. Có thể hấp phụ một lớp hay hấp phụ nhiều lớp.
Trong quá trình hấp phụ, các chất bị hút vào bề mặt của chất hấp thụ nhờ lực liên kết giữa các phần tử (lực Vanđecvan). Hấp phụ là quá trình toả nhiệt. Nhiệt lượng toả ra phụ thuộc vào cường độ lực liên kết phân tử và tương đương với entanpy (nhiệt) ngưng tụ của hơi, khí.
Quá trình hấp phụ vật lý là quá trình thuận nghịch. Bằng cách hạ thấp áp suất riêng của chất khí cần hấp phụ trong hỗn hợp hoặc thay đổi nhiệt độ, khí đã bị hấp thụ nhanh chóng được nhả ra mà bản chất hoá học của nó không hề thay đổi. Trong trường hợp này sự thay đổi nhiệt độ được áp dụng phổ biến nhất.
Tính chất thuận nghịch của quá trình hấp thụ vật lý có ý nghĩa đặc biệt quan trọng khi cần thu hồi hay hoàn nguyên đã bão hoà để sử dụng.
Lượng chất bị hấp thụ bằng quá trình vật lý sẽ giảm nhanh khi nhiệt độ tăng. Lượng khí bị hấp phụ tỷ lệ thuận theo diện tích bề mặt của vật liệu hấp phụ. Hấp phụ vật lý có tốc độ diễn ra nhanh .
+ Hấp phụ kích động có những đặc điểm sau:
Tạo thành một lớp đặc biệt trên bề mặt hấp phụ gọi là lớp đơn phân tử hay là lớp bề mặt, có khi lớp đơn phân tử này không phủ kín bề mặt chất hấp phụ. Rất khó nhả chất bị hấp phụ ra khỏi chất hấp phụ.
Quá trình xảy ra chậm, cần phải kích thích để tăng tốc độ (dùng ánh sáng hay tăng nhiệt độ).
Trong công nghiệp thường hay tiến hành quá trình hấp phụ để làm sạch và sấy khô khí, tách các hỗn hợp khí hay hơi thành từng cấu tử, tiến hành quá trình xúc tác dị thể trên bề mặt phân chia pha.
