Chất hấp phụ (adsorbent) là chất cú diện tớch bề mặt tiếp xỳc lớn, cú khả năng hỳt giữ cỏc chất khỏc lờn bề mặt của chỳng. Khả năng hấp phụ của mỗi chất phụ thuộc vào bản chất, diện tớch bề mặt riờng của chất hấp phụ, nhiệt độ, pH, và bản chất của chất tan. Chất đƣợc tớch lũy trờn bề mặt của chất hấp phụ gọi là chất bị hấp phụ.
Hấp phụ là quỏ trỡnh tớch lũy vật chất lờn bề mặt chất hấp phụ. Ngƣợc với quỏ trỡnh hấp phụ là quỏ trỡnh giải hấp, đú là quỏ trỡnh giải phúng chất bị hấp phụ ra khỏi bề mặt chất hấp phụ.
Tựy theo bản chất của lực tƣơng tỏc giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ mà ngƣời ta phõn ra thành hấp phụ vật lý và hấp phụ húa học.
+ Hấp phụ vật lý: đƣợc gõy ra bởi lực Vandecvan giữa cỏc phõn tử chất hấp phụ và chất bị hấp phụ. Liờn kết trong hấp phụ vật lý thƣờng yếu nờn rất dễ bị phỏ vỡ.
+ Hấp phụ húa học: đƣợc tạo nờn do ỏi lực húa học giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ. Liờn kết trong hấp phụ húa học bền và khú bị phỏ vỡ hơn hấp phụ vật lý.
Để phõn biệt hấp phụ vật lý và hấp phụ húa học ngƣời ta đƣa ra một số tiờu chuẩn sau:
+ Nhiệt hấp phụ: hấp phụ vật lý nhiệt tỏa ra là 2 - 4 kcal/mol, hấp phụ húa học, lƣợng nhiệt tỏa ra thƣờng lớn hơn 22kcal/mol. Do đú hấp phụ vật lý thƣờng xảy ra ở nhiệt độ thấp cũn hấp phụ húa học xảy ra ở nhiệt độ cao hơn.
+ Tốc độ hấp phụ: hấp phụ vật lý khụng đũi hỏi sự hoạt húa phõn tử do đú nú xảy ra nhanh hơn, ngƣợc lại hấp phụ húa học xảy ra chậm hơn.
+ Tớnh đặc thự: Hấp phụ vật lý ớt phụ thuộc vào bản chất húa học cũn hấp phụ húa học đũi hỏi phải cú ỏi lực húa học, do đú hấp phụ húa học mang tớnh đặc thự rừ rệt.
Cỏc yếu tố ảnh hƣởng đến quỏ trỡnh hấp phụ từ dung dịch lờn bề mặt chất rắn bao gồm:
+ Ảnh hƣởng của dung mụi: Hấp phụ trong dung dịch là hấp phụ cạnh tranh, nghĩa là chất tan hấp phụ càng mạnh thỡ dung mụi hấp phụ càng yếu và ngƣợc lại. Vỡ vậy, đối với sự hấp phụ chất tan từ dung dịch thỡ dung mụi là nƣớc sẽ tốt hơn so với dung mụi hữu cơ.
+ Ảnh hƣởng của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ: Thụng thƣờng cỏc chất phõn cực dễ bị hấp phụ lờn bề mặt phõn cực, ngƣợc lại cỏc chất khụng phõn cực lại dễ hấp phụ lờn bề mặt khụng phõn cực. Khi giảm kớch thƣớc lỗ mao quản trong chất hấp phụ thỡ sự hấp phụ từ dung dịch thƣờng tăng lờn nhƣng chỉ trong chừng mực kớch thƣớc lỗ mao quản khụng cản trở sự đi vào của phõn tử chất bị hấp phụ. Nếu kớch thƣớc lỗ mao quản của chất hấp phụ bộ hơn kớch thƣớc phõn tử của chất bị hấp phụ thỡ sự hấp phụ bị cản trở hoặc khụng xảy ra. Dung lƣợng hấp phụ cũng phụ thuộc vào diện tớch bề mặt của chất hấp phụ. Diện tớch bề mặt của chất hấp phụ càng lớn, chất tan lƣu lại trờn bề mặt chất hấp phụ càng nhiều. Nhƣ vậy, độ xốp và diện tớch bề mặt của vật liệu hấp phụ là cỏc yếu tố vật lý quan trọng trong quỏ trỡnh hấp phụ.
+ Ảnh hƣởng của nhiệt độ: Khi nhiệt độ tăng, sự hấp phụ trong dung dịch thƣờng giảm. Tuy nhiờn, đối với cấu tử hũa tan hạn chế, khi tăng nhiệt độ, độ tan tăng lờn thỡ khả năng hấp phụ cũng cú thể tăng lờn, vỡ nồng độ của nú trong dung dịch tăng lờn [17].
Phƣơng trỡnh hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir cú dạng:
e e
e max max
C 1 C
= +
0 e e C -C q = .V m Trong đú: qe: Độ hấp phụ riờng, là số mg chất bị hấp phụ trờn 1 gam chất hấp phụ ở thời điểm cõn bằng (mg/g).
qmax: Dung lƣợng hấp phụ cực đại (mg/g).
Ce : Nồng độ chất bị hấp phụ tại thời điểm cõn bằng (àg/l) B : Hằng số Langmuir.
C0 : Nồng độ ban đầu của chất bị hấp phụ (àg/l). m : khối lƣợng chất hấp phụ (g).
V : thể tớch dung dịch chất bị hấp phụ (L).
Từ thực nghiệm, ta xõy dựng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc e e C
q vào Ce ta sẽ xỏc định đƣợc hằng số b và dung lƣợng hấp phụ cực đại.