1. Aperçu du processus de séparation par adsorption
L'adsorption signifie que lorsqu'un fluide (gaz ou liquide) est en contact avec une substance poreuse solide, un ou plusieurs composants du fluide sont transférés vers la surface externe de la substance poreuse et la surface interne des micropores pour s'enrichir sur ces surfaces pour former un processus de couche monomoléculaire ou de couche multimoléculaire.
Le fluide adsorbé est appelé adsorbat et les particules solides poreuses elles-mêmes sont appelées adsorbant.
En raison des différentes propriétés physiques et chimiques de l'adsorbat et de l'adsorbant, la capacité d'adsorption de l'adsorbant pour différents adsorbats est également différente.Avec une sélectivité d'adsorption élevée, les composants de la phase d'adsorption et de la phase d'absorption peuvent être enrichis, de manière à réaliser la séparation des substances.
2. Processus d'adsorption/désorption
Processus d'adsorption : Il peut être considéré comme un processus de concentration ou comme un processus de liquéfaction.Ainsi, plus la température est basse et plus la pression est élevée, plus la capacité d’adsorption est grande.Pour tous les adsorbants, les gaz les plus facilement liquéfiables (point d’ébullition plus élevé) s’adsorbent davantage, et les gaz les moins liquéfiables (point d’ébullition plus bas) s’adsorbent plus faiblement.
Processus de désorption : Il peut être considéré comme un processus de gazéification ou de volatilisation.Ainsi, plus la température est élevée et plus la pression est basse, plus la désorption est complète.Pour tous les absorbants, les gaz plus liquéfiés (point d’ébullition plus élevé) sont moins susceptibles de se désorber, et les gaz moins liquéfiables (point d’ébullition plus bas) sont plus facilement désorbés.
3. Le principe de la séparation par adsorption et sa classification
L'adsorption est divisée en adsorption physique et adsorption chimique.
Principe de séparation physique par adsorption : la séparation est obtenue en utilisant la différence de force d'adsorption (force de Van der Waals, force électrostatique) entre les atomes ou groupes de la surface solide et les molécules étrangères.L'ampleur de la force d'adsorption est liée aux propriétés de l'adsorbant et de l'adsorbat.
Le principe de séparation par adsorption chimique est basé sur le processus d'adsorption dans lequel une réaction chimique se produit à la surface d'un adsorbant solide pour combiner l'adsorbat et l'adsorbant avec une liaison chimique, de sorte que la sélectivité est forte.La chimisorption est généralement lente, ne peut former qu'une monocouche et est irréversible.
4. Types d'adsorbants courants
Les adsorbants courants comprennent principalement : les tamis moléculaires, le charbon actif, le gel de silice et l'alumine activée.
Tamis moléculaire : Il a une structure de canal microporeux régulier, avec une surface spécifique d'environ 500 à 1 000 m²/g, principalement des micropores, et la distribution de la taille des pores est comprise entre 0,4 et 1 nm.Les caractéristiques d'adsorption des tamis moléculaires peuvent être modifiées en ajustant la structure, la composition et le type de contre-cations du tamis moléculaire.Les tamis moléculaires s'appuient principalement sur la structure caractéristique des pores et le champ de force coulombienne entre le cation équilibré et la structure du tamis moléculaire pour générer l'adsorption.Ils ont une bonne stabilité thermique et hydrothermale et sont largement utilisés dans la séparation et la purification de diverses phases gazeuses et liquides.L'adsorbant présente les caractéristiques d'une forte sélectivité, d'une profondeur d'adsorption élevée et d'une grande capacité d'adsorption lorsqu'il est utilisé ;
Charbon actif : il a une structure riche en micropores et mésopores, la surface spécifique est d'environ 500 à 1 000 m²/g et la distribution de la taille des pores est principalement comprise entre 2 et 50 nm.Le charbon actif repose principalement sur la force de Van der Waals générée par l'adsorbat pour générer l'adsorption et est principalement utilisé pour l'adsorption de composés organiques, l'adsorption et l'élimination des matières organiques d'hydrocarbures lourds, le déodorant, etc.
Gel de silice : La surface spécifique des adsorbants à base de gel de silice est d'environ 300 à 500 m²/g, principalement mésoporeux, avec une distribution de la taille des pores de 2 à 50 nm, et la surface interne des pores est riche en groupes hydroxyles de surface.Il est principalement utilisé pour le séchage par adsorption et l'adsorption modulée en pression pour produire du CO₂, etc. ;
Alumine activée : la surface spécifique est de 200 à 500 m²/g, principalement des mésopores, et la distribution de la taille des pores est de 2 à 50 nm.Il est principalement utilisé dans le séchage et la déshydratation, la purification des gaz résiduaires acides, etc.
