7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
2.7. Phương pháp hấp phụ
Hấp phụ trong hoá học là quá trình xảy ra khi một chất khí hoặc lỏng bị hút trên bề mặt chất rắn xốp. Trong quá trình hấp phụ có toả ra một nhiệt lượng, gọi là nhiệt hoá học. Dựa vào bản chất của lực hấp phụ, người ta phân biệt hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học. Hấp phụ vật lý gây ra bởi lực vật lý (lực tương tác phân tử), còn hấp phụ hóa học gây ra bởi lực mang bản chất hóa học (lực của liên kết hóa học). Giữa hấp phụ vật lý và hấp phụ hoá học thật ra khó phân biệt, có khi chỉ có giai đoạn hấp phụ vật lý tuỳ thuộc vào tính chất bề mặt của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, tuỳ thuộc vào điều kiện quá trình (nhiệt độ, áp suất,…).
Do lực hấp phụ yếu, nên hấp phụ vật lý có tính thuận nghịch. Khi nhiệt độ tăng lực tương tác phân tử giảm nên độ hấp phụ giảm. Vì vậy hấp phụ vật lý thường tiến hành ở nhiệt độ thấp (thấp hơn nhiệt độ sôi của chất bị hấp phụ). Hấp phụ vật lý có thể là hấp phụ đơn lớp hoặc đơn phân tử, cũng có thể là đa lớp hoặc đa phân tử. Sự hấp phụ vật lý thường phát nhiệt, nhiệt hấp phụ rất nhỏ. Trạng thái cân bằng
giữa bề mặt chất hấp phụ và pha chứa chất bị hấp phụ thường được thiết lập một cách nhanh chóng, năng lượng đòi hỏi cho quá trình này là nhỏ. Nhiệt hấp phụ vật lý thường không lớn, gần bằng nhiệt hoá lỏng hay bay hơi của chất bị hấp phụ ở điều kiện hấp phụ và thường nhỏ hơn 20 kJ/mol.
Trong khi đó hấp phụ hóa học có bản chất của một phản ứng hóa học, nên hấp phụ hóa học có tính bất thuận nghịch (khó thực hiện sự khử hấp phụ). Khi nhiệt độ tăng, tốc độ phản ứng hóa học tăng nên độ hấp phụ hay dung lượng hấp phụ tăng. Nhiệt hấp phụ hoá học khá lớn, từ 40 ÷ 800 kJ/mol, nhiều khi gần bằng nhiệt của phản ứng hoá học. Vì lượng nhiệt cao nên năng lượng sở hữu bởi các phân tử đã bị hấp phụ hóa học khác nhiều so với trường hợp không bị hấp phụ. Hấp phụ hóa học xảy ra tương đối chậm vì có năng lượng hoạt hóa lớn, gần bằng năng lượng hoạt hóa của phản ứng hóa học và phụ thuộc vào khoảng cách giữa các nguyên tử trong chất bị hấp phụ và các trung tâm trên bề mặt chất rắn.