• Az adszorpció: gázok, gőzök vagy folyadékok megkötődését jelenti szilárd anyagok felületén.
• Fiziszorpció: a megkötődést eredményező köpcsönhatás létrejöhet fizikai erők (pl. van der Waals) lévén
  • legtöbb esetben reverzibilis
  • egyensúlyi összefüggésekkel leírható (adszorpciós izotermák: fajlagos adszorbeált mennyiség - parciális nyomás v. konc.)

• kemiszorpció: az adszorbens (szilárd anyag) és az adszorptívum (szorbeálodó gáz- v. folyadék-komponens) között specifikus, kémiai kölcsönhatások jönnek létre

  • irreverzibilisek
  • viszonylag kis parciális nyomásoknál (konc-nál) telítési értéket ér el
• két forma között az átmenet folyamatos

• Ha egy fluidum érintkezik egy szilárd felülettel, akkor kellően hosszú idő eltelte után beáll az adszorpciós egyensúly, ami – egy adott adszorbens-adszorptívum rendszernél – a hőmérséklet és a nyomás egyértelmű függvénye.

• állandó hőmérsékleten ezt az egyensúlyt adszorpciós izotermákkal lehet leírni

• az adszorbeált anyagmennyiséget az adszorbtívum fluidfázisbeli kocentrációjának v. parciális nyomásának függvényében fejezi ki

• izotermákat meg lehet adni:

• kísérleti adatok alapján: numerikus v. grafikus

• leíró algebrai egyenletek alakjában

• izoterma-egyenletek (komponensek és a felület közötti kölcsönhatás alapján)

• izoterma-egyenletek:

• kis koncentrációban jelenlevő adszorptívum

a: fajlagos adszorbeált anyagmennyiség
a∞: teljes borítottsághoz tartozó anyagmennyiség
K: egyensúlyi állandó
p: adszorptívum parciális nyomása

• egyensúlyi viszonyok jellemzésére az elegyadszorpciós izotermákat kell felhasználnunk
  • egy komponens kötődik meg → tiszta anyag adszorpciós izotermája alkalmazható
  • ha több komponens adszorbeálódik → megkötődésük kölcsönösen befolyásolhatja az egyedi adszorpciós egyensúlyokat (egyik megkötődése után a másiknak kevesebb hely marad)
    
    
• adszorpciós-deszoprciós ciklus:
  • adszorpció: alacsonyabb T1 hőm-en
  • deszorpció: magasabb T2 hőm-en
  • azonos hőm-en, különböző p-on végezni ad-, deszorpciót
  • nyomásváltó adszorpció: nyomás csökkenését használó
  • hőmérsékletváltó folyamat: fűtő-hűtő ciklussal
    
    
• A gázzal és folyadékkal érintkező adszorbens teljesítőképessége az függ:
  • adszorpciós kapacitástól (egyensúlyi viszonyoktól, adszorpciós sebességtől),
  • műveletei körülmények is befolyásolják.
    
    
• A legfontosabb ipari gázadszorpciós eljárások közé tartozik a levegő szárítása, komponenseire történő elkülönítése, a füstgázok adszorpciós tisztítása, oldószergőzök visszanyerése elszívott gázokból(elsősorban levegőből), a földgázok kén-hidrogén mentesítése, stb.
  
  
• A folyadékadszorpciós műveletek közül a vizes oldatok – például borok, első lepárlású szeszes italok – színtelenítését, derítését, a kenőolajok és más kőolajipari termékek finomítását, a normál- és izoparaffinok elválasztását, az aromás szénhidrogének frakcionálását sorolhatjuk az ismertebb eljárások közé.
  
  
• Az adszorbensek (nagy fajlagos felületű anyagok) készítése különböző módokon történhet.
  • Csak aprítással vagy őrléssel, azaz a külső felület növelésével néhány m²/g nagyságrendű felület állítható elő,
  • pórusos szerkezetű, belső felülettel rendelkező adszorbenseknél ez az érték 1000 m²/g is lehet.
    
    
• Az egyik legismertebb adszorbens, az aktívszén készítése kémiai módszerekkel történik.
  • Csonthéjas gyümölcsök magját 1000°C körüli hőmérsékleten ZnCl2, CuCl2 adalékok jelenlétében hevítve a cellulóz elbomlik, csak a lignin tartalmú alkotórészek maradnak meg.
  • A szenesedés során kialakul a pórusrendszer, azonban a pórusméret-eloszlás meglehetősen széles, azaz különféle méretű pórusok jönnek létre.
  • Újabban térhálós polimerek pirolízisével egységes pórusméretű aktívszenet, úgynevezett „szén molekulaszitá”-kat is előállítanak.
  • Az apoláros jellegű aktívszén adszorbenseket általában szerves komponensek megkötésére használják.
    
    
• Igen elterjedt adszorbens a szilikagél is, amit nátrium-szilikát (vízüveg) oldatból, annak ásványi savas kezelésével nyernek, s főleg levegő és egyéb gázok szárítására, azaz víz megkötésére használják.
  
  
• Ásványi és növényi olajok, cukoroldatok, borok és egyéb erjesztett folyadékok derítésére nagy mennyiségben használnak aktivált agyagokat (fullerföld, bentonit, montmorillonit, stb.); ezeket egyszeri használat után rendszerint eldobják.
  
  
• A zeolitok alkáli- (Na, K) vagy alkáliföld- (Ca és Mg) hidro- szilikátok, amelyek pórusrendszerét kristályosodáskor hidratált kationok töltik ki.
  • A hidrátvizet eltávolítva, a zeolitot aktiválva, kiváló tulajdonságú adszorbenseket kaphatunk.
  • A zeolitok azzal tulajdonságukkal forradalmasították az adszorpciós technológiákat, hogy egységes pórusrendszerrel rendelkeznek.
  • Az A-zeolit csatornaátmérője például az eredeti Na-forma esetén 0,4 nm (4 Å), míg a faujazit
    vázú 13X márkanevű zeolit 0,74 nm-
    es (7,4 Å) pórusokkal rendelkezik.
  • Míg a szilikagél és az aktívszén tág határok között változó pórusméret-eloszlása következtében szinte minden útjába kerülő anyagot adszorbeál, addig a zeolitokkal un. „molekulaszűrés” valósítható meg (innen a népszerű nevük: molekulaszűrők, molekulasziták, angol elnevezéssel „mo- lecular sieves”).
  • A különböző méretű molekulákat tartalmazó elegy adszorpciós feldolgozása során a zeolit pórusaiba csak a méreténél kisebb kinetikus átmérőjű molekulák férnek be, és tudnak adszorbeálódni; a többiek változatlanul áthaladnak a zeolitrétegen.
    
    
• Az adszorpció gyakorlati megvalósítására legáltalánosabban
  használatos félfolyamatos eljárásokban a fluidumelegyet nyugvó adszorbensréteggel töltött berendezésen, "állóágyon" áramoltatják keresztül.
  • Az adszorbensrétegen áthaladó fluidum mennyiségével növekszik a megkötött adszorptívum mennyisége, az ad- szorbens fokozatosan telítődik.
  • Ezt úgy jellemezhetjük, hogy az „adszorpciós front” fokozatosan halad előre a rétegben, mindaddig, míg az oszlop telítődik, további adszorpcióra már nem képes.
  • Ezt az jelzi, hogy az elválasztandó komponens koncentrációja a kilépő áramban nagyobb lesz valamilyen megengedett (előírt) értéknél.
  • Ekkor a betáplálást le kell állítani, és az újabb felhasználás érdekében az adszorbenst regenerálni kell.

• Ez a művelet rendszerint ugyanabban az oszlopban végezhető el a hőmérséklet emelésével és/vagy valamilyen regeneráló fluidum (kihajó gáz, eluens) átvezetésével, illetve a nyomás csökkentésével.

Nyugvóréteges (állóágyas) adszorpció

• az adszorbens optimális méretű szemcséi mozdulatlan elrendezésben, szorosan egymáshoz illeszkedve töltik ki az ágyat
• gáz- v. folyadékelegyet áramoltatunk át rajta, akkor az oszlop hossza mentén vándorló koncentrációprofilok, frontok alakulnak ki
• adszorpciós zóna: oszlopnak az a szakasza, ahol a koncentráció-függvényekben változás tapasztalható
• az oszlop kimerül, ha folyamatos betáplálás mellett a frontok fokozatosan előrevándorolva végül kilépnek az oszlopból → majd a betáplált fluidumelegy változatlanul halad rajta keresztül
• kialakuló frontokat az oszlopból kilépő fluidumban az adszorptívum koncentrációjával lehet jellemezni
• koncentráció-függvény = áttörési görbe
  • alakját és az oszlop kihasználható kapacitását befolyásolja:
    • adszorpció sebessége
    • egyensúly természete (izoterma alakja)
    • fluidum betáplálási sebessége
    • adszorptívum koncentrációja
    • szemcsék mérete, porozitása
    • egyéb paraméterek