Quá trình hấp phụ

Chia sẻ: boypro_91

Chương 5 Quá trình hấp phụ 5.1. Khái niệm chung 5.1.1 Khái niệm Hấp phụ, trong hóa học là quá trình xảy ra khi một chất khí hay chât lỏng bị hút trên bề mặt một chất rắn xốp. Chất khí hay hơi

Nội dung Text: Quá trình hấp phụ

Chương 5 Quá trình hấp phụ
5.1. Khái niệm chung
5.1.1 Khái niệm
Hấp phụ, trong hóa học là quá trình xảy ra khi một chất khí hay chât lỏng bị
hút trên bề mặt một chất rắn xốp. Chất khí hay hơi được gọi là chất bị hấp phụ
(adsorbent), chất rắn xốp dùng để hút khí hay hơi gọi là chất hấp phụ (adsorbate)
và những khí không bị hấp phụ gọi là khí trơ. Quá trình ngược lại của hấp phụ
gọi là quá trình giải hấp phụ hay nhả hấp phụ.
Trong quá trình hấp phụ có toả ra một nhiệt lượng, gọi là nhiệt hấp phụ.
Bề mặt càng lớn tức độ xốp của chất hấp phụ càng cao thì nhiệt hấp phụ toả ra
càng lớn.
Có 2 quá trình hấp phụ: hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học.
Giữa hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học thật ra khó phân biệt, có khi nó
tiến hành song song, có khi chỉ có giai đoạn hấp phụ vật lý tuỳ thuộc tính chất
của bề mặt của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, tuỳ thuộc vào điều kiện quá
trình (nhiệt độ, áp suất... )

5.1.2. Hoạt độ hấp thụ.
• Hấp phụ hóa học tiến hành chậm và có năng lượng hoạt hóa khá lớn gần
bằng năng lượng hoạt hóa của phản ứng hóa học, phụ thuộc bởi khoảng cách
giữa các nguyên tử trong chất bị hấp phụ và các trung tâm trên bề mặt chất rắn.
• Hấp phụ lý học tiến hành rất nhanh và năng lượng hoạt hóa bằng không.

5.1.3. Cân bằng hấp thụ.
• Hấp phụ hóa học tiến hành chậm và có năng lượng hoạt hóa khá lớn gần
bằng năng lượng hoạt hóa của phản ứng hóa học, phụ thuộc bởi khoảng cách
giữa các nguyên tử trong chất bị hấp phụ và các trung tâm trên bề mặt chất rắn.
• Hấp phụ lý học tiến hành rất nhanh và năng lượng hoạt hóa bằng không.

5.1.4. Thuyết hấp thụ.
Hấp phụ đẳng nhiệt của langmuir. Trong quá trình hấp phụ những phân tử
khí bị hấp phụ sẽ ở lại trên bề mặt hạt xúc tác trong một thời gian nhất định để
tiếp nhận năng lượng và thực hiện quá trình nhả hấp phụ. Quá trình hấp phụ và
quá trình nhả hấp phụ xảy ra đồng thời cho đến khi hạt phản ứng đạt được
trạng thái cân bằng.
Để thiết lập được phương trình động học cho quá trình hấp phụ, Langmuir
đã đưa ra một số điều kiện sau(thuyết hấp phụ đẳng nhiệt của langmuir). Tất cả
các tâm hoạt hóa đều có tính chất như nhau. Số tâm hoạt hóa không thay đổi theo
thời gian. Mỗi tâm hoạt hóa chỉ có thể hấp phụ một phân tử bị hấp phụ. Giữa
các phân tử bị hấp phụ không có tác động qua lại.
5.2 Vật liệu hấp phụ :
5.2.1 Than hoạt tính

Than hoạt tính, từ lâu đã được dùng để
phòng độc, lọc không khí và lọc nước. Mới
đây, nhờ nhà khoa học Vũ Văn Bằng (Việt
Nam) mà chúng ta được biết thêm một tính
năng cực kỳ quan trọng của than hoạt tính,
đó là phòng tránh tác hại của tia đất.
Than hoạt tính là một chất gồm chủ
yếu là nguyên tố carbon ở dạng vô định hình
(bột), một phần nữa có dạng tinh thể vụn
grafit (ngoài carbon thì phần còn lại thường
là tàn tro, mà chủ yếu là các kim loại kiềm
và vụn cát). Than hoạt tính có diện tích bề mặt ngoài rất lớn, nếu tính ra đơn vị
khối lượng thì là từ 500 đến 2500 m2/g (lấy một ví dụ cụ thể để so sánh thì: một
sân quần vợt có diện tích rộng khoảng chừng 260 m2), do vậy mà nó là một chất
lý tưởng dùng để lọc hút nhiều loại hóa chất. Bề mặt riêng rất lớn của than hoạt
tính là hệ quả của cấu trúc xơ rỗng mà chủ yếu là do thừa hưởng từ nguyên liệu
hữu cơ xuất xứ, qua quá trình chưng khô (sấy) ở nhiệt độ cao, trong điều kiện
thiếu khí. Phần lớn các vết rỗng - nứt vi mạch, đều có tính hấp thụ rất mạnh và
chúng đóng vai trò các rãnh chuyển tải (kẽ nối). Than hoạt tính thường được tự
nâng cấp (ví dụ, tự rửa tro hoặc các hóa chất tráng mặt), để lưu giữ lại được
những thuộc tính lọc hút, để có thể thấm hút được các thành phần đặc biệt như
kim loại nặng.
Thuộc tính làm tăng ý nghĩa của than hoạt tính là: nó là chất không độc (kể cả
một khi đã ăn phải nó), giá thành sản xuất rẻ (được tạo từ gỗ thành than hoạt
tính và từ nhiều phế chất hữu cơ khác, ví dụ: từ vỏ, xơ dừa), và đồng thời cũng
xử lý chất thải rất dễ sau khi đã dùng (bằng cách đốt). Nếu như các chất đã
được lọc là những kim loại nặng thì việc thu hồi lại, từ tro đốt, cũng rất dễ.

Ứng dụng:
Trong y tế (Carbo medicinalis – than dược): để tẩy trùng và các độc tố sau
khi bị ngộ độc thức ăn,
Trong công nghiệp hóa học: làm chất xúc tác và chất tải cho các chất xúc tác
khác,
Trong kỹ thuật thì làm một thành phần của cái lọc khí (trong đầu lọc thuốc
lá, cũng như trong tủ lạnh và máy điều hòa nhiệt độ).
Trong xử lý nước (hoặc lọc nước trong gia đình): để tẩy các chất bẩn vi
lượng.
Phòng tránh tác hại của tia đất.

Than hoạt tính là: Than xốp chứa 88 - 98% than tuỳ theo điều kiện chế tạo,
thu được bằng cách than hoá nguyên liệu hữu cơ (vd. than mỏ, gỗ, sọ dừa,
xương...) và hoạt hoá sản phẩm nhận được ở khoảng 900oC. Hoạt hoá là quá
trình cho than phản ứng với hơi nước, khí cacbonic, kẽm clorua, vv. Vd. do phản
ứng C + CO2 = 2CO một phần than bị cháy tạo thành khí CO để lại lỗ hổng làm
cho than trở nên xốp (độ xốp khoảng 60 - 70%) và do đó có khả năng hấp phụ
tốt. Là chất hấp phụ tốt đối với các chất không phân cực, thường là chất hữu cơ,
hấp phụ yếu các chất phân cực như nước, amoniac. Được dùng để chế tạo mặt
nạ chống hơi độc, thu hồi hơi dung môi hữu cơ, làm sạch dung dịch nước (vd.
tẩy màu dung dịch đường, dầu, mỡ...). Trong y học, được dùng để làm sạch máu
và hút chất độc trong bộ máy tiêu hoá.

5.2.2 Silicagel


Silica gel hay gel axit
silixic là một chất rất sẵn có
trong tự nhiên, cộng thêm với
tính năng ưu việt của nó trong
các quá trình hóa học tạo nên
cho silica gel một vị thế đáng
được trân trọng. Silica gel thực
chất là điôxit silic, ở dạng hạt
cứng và xốp (có vô số khoang rỗng li ti trong hạt). Công thức hóa học đơn giản
của nó là SiO2.nH2O (n
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản