CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Quá trình hấp phụ
2.1.2. Động học của quá trình hấp phụ
Hấp phụ vật lý bao giờ cũng là quá trình thuận nghịch, nói cách khác q trình ở trạng thái cân bằng động, hấp phụ và nhả hấp phụ. Nhưng hấp phụ hóa học khơng phải bao giờ cũng là q trình thuận nghịch. Tùy tḥc đặc tính mối liên kết hóa học mà tính chất ở q trình hấp phụ khác nhau. Qúa trình hấp phụ có thể được mơ tả như mợt phản ứng hóa học:
Trong đó: A là chất bị hấp phụ
O là đại lượng biểu thị cho chỗ trống trên bề mặt chất rắn A* là chất bị hấp phụ đã chiếm chỗ trên bề mặt chất hấp phụ k1, k2 là các hằng số tốc đợ của q trình hấp phụ và giải hấp.
Qúa trình chuyển chất trong hấp phụ được xem như gồm ba giai đoạn. Giai đoạn thứ nhất là khuếch tán từ môi trường lỏng đến bề mặt hạt chấp hấp phụ. Giai đoạn này phụ tḥc tính chất vật lý và thủy động lực của chất lỏng. Giai đoạn thứ hai là khuếch
39 tán theo các mao quản đến bề mặt và giai đoạn cuối cùng là tương tác hấp phụ. Hai giai đoạn sau phụ tḥc vào các tính chất và cấu trúc hấp phụ.
Q trình hấp phụ các chất tan trong dung dịch lên bề mặt chất hấp phụ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố sau:
+ Ảnh hưởng của dung môi: Hấp phụ trong dung dịch là hấp phụ cạnh tranh, nghĩa là chất tan hấp phụ càng mạnh thì dung mơi hấp phụ càng yếu và ngược lại. Vì vậy, đối với sự hấp phụ chất tan từ dung dịch thì dung môi nước sẽ tốt hơn so với dung môi hữu cơ.
+ Ảnh hưởng của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ: Thông thường các chất phân cực dễ hấp phụ trên bề mặt phân cực, cịn chất khơng phân cực lại dễ hấp phụ trên bề mặt khơng phân cực. Khi giảm kích thước của mao quản trong chất hấp phụ thì sự hấp phụ từ dung dịch thường tăng lên nhưng chỉ trong chừng mực kích thước mao quản khơng cản trở sự đi vào của phân tử chất bị hấp phụ. Nếu kích thước mao quản của chất hấp phụ bé hơn kích thước phân tử của chất bị hấp phụ thì sự hấp phụ bị cản trở (có thể không xảy ra sự hấp phụ). Dung lượng hấp phụ cũng phụ tḥc vào diện tích bề mặt của vật liệu hấp phụ. Diện tích bề mặt của vật liệu hấp phụ càng lớn thì phần tiếp xúc giữa chất tan và chất hấp phụ càng lớn, chất tan lưu lại trên bề mặt chất hấp phụ càng nhiều. Như vậy đợ xốp và diện tích bề mặt chất hấp phụ là các yếu tố vật lý quan trọng của quá trình hấp phụ.