Εφαρμογές Προσρόφησης

Το 1881, ένας Γερμανός φυσικός ονόματι Heinrich Kayser δημιούργησε τον όρο προσρόφηση. Οι διεργασίες που συμβαίνουν σε διεπαφές ή επιφάνειες αφορούν τη χημεία της επιφάνειας. Το στερεό ή το αέριο βοηθούν στην περιγραφή της διεπαφής μεταξύ ενός στερεού και ενός αερίου. Δεν υπάρχει επαφή μεταξύ των αερίων γιατί είναι πλήρως αναμίξιμα. Οι διαδικασίες ρόφησης περιλαμβάνουν τόσο την προσρόφηση όσο και την απορρόφηση.

Εφαρμογή προσρόφησης

Ακολουθεί μια λίστα με τις εφαρμογές Προσρόφησης:

Μάσκα αερίου

Οι μάσκες αερίων με επαρκή προσροφητικά χρησιμοποιούνται για την προστασία από επιβλαβή αέρια όπως το χλώριο (Cl2), το μεθάνιο (CH4), το διοξείδιο του θείου (SO2) και άλλα. Τα προσροφητικά προσροφούν κατά προτίμηση τοξικά αέρια, καθαρίζοντας τον αέρα που αναπνέουμε. Το λεπτό στρώμα του ενεργού άνθρακα απορροφά επικίνδυνα αέρια στον πιο συνηθισμένο τύπο μάσκας αερίων.

Η χρωστική ουσία έχει αφαιρεθεί

Οι εφαρμογές της προσρόφησης χρησιμοποιούνται συνήθως για την αφαίρεση ανεπιθύμητων χρωστικών από διαλύματα ακατέργαστης ζάχαρης, συμπεριλαμβανομένων φυτικών ελαίων, χυμών, πετρελαίου και άλλων υλικών. Χρησιμοποιείται ζωικός άνθρακας, γη Fuller, ενεργός άνθρακας και άλλα προσροφητικά.

Βαφή

Τα ρούχα βάφονται βυθίζοντάς τα πρώτα σε μια στυπτηρία (συνήθως στυπτηρία) και μετά στο διάλυμα βαφής. Η χρωστική ουσία προσροφάται πρώτα στο μυρωδάτο. τότε το μυρωδικό προσροφάται στη βαφή. Τόσο το μυρωδάτο όσο και η βαφή προσκολλώνται αποτελεσματικά στην ίνα.

Αποσκλήρυνση σκληρού νερού

Το νερό που περιέχει άλατα μαγνησίου και ασβεστίου αναφέρεται ως σκληρό νερό. Οι ρητίνες ανταλλαγής ιόντων χρησιμοποιούνται συνήθως για να μαλακώσουν το σκληρό νερό. Αυτές οι ρητίνες χρησιμοποιούνται ακολουθώντας την επιλεκτική προσρόφηση από μια αρχή διαλύματος. Αυτές οι ρητίνες μαλακώνουν το σκληρό νερό απορροφώντας τα ιόντα που είναι η αιτία του σκληρού νερού. Ομοίως, ο ζεόλιθος που χρησιμοποιείται για τη διαδικασία αδειοδότησης απορροφά ιόντα μαγνησίου (Mg2+) και ασβεστίου (Ca2+) από το σκληρό νερό και το μαλακώνει.

Αναλυτική χρωματογραφία

Για να διαχωριστούν τα συστατικά ενός μείγματος, η χρωματογραφική ανάλυση χρησιμοποιεί την επιλεκτική προσρόφηση ορισμένων ουσιών από το διάλυμα μέσω ενός συγκεκριμένου στερεού προσροφητικού.

Στη χρωματογραφία στήλης, για παράδειγμα, το διάλυμα του μείγματος γεμίζεται από την κορυφή και συλλέγεται ένα προς ένα από το κάτω μέρος ενός μακριού, φαρδύ κάθετου σωλήνα γεμάτου με κατάλληλο προσροφητικό.

Τιτλοδότηση της βροχόπτωσης μέσω δεικτών προσρόφησης

Σε τιτλοδοτήσεις καθίζησης, πολλές χρωστικές, συμπεριλαμβανομένης της ηωσίνης, της φλουορεσκεΐνης και άλλων χρησιμοποιούνται ως δείκτες προσρόφησης.

Για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας ηωσίνη ως ένδειξη, μπορείτε να τιτλοποιήσετε το KBr έναντι του AgNO3. Τα ιόντα που δημιουργούνται στο διάλυμα από τη χρωστική απορροφώνται στα ιζήματα του βρωμιούχου αργύρου μόλις ολοκληρωθεί η τιτλοδότηση και επέλθει αλλαγή χρώματος.

Δημιουργία μερικού κενού

Το χαρακτηριστικό της προσρόφησης αερίου στα στερεά χρησιμοποιείται για τη δημιουργία μερικού κενού, ειδικά σε χαμηλές θερμοκρασίες. Ένα λεπτό δοχείο με ενεργό άνθρακα εμποτισμένο σε υγρό άζωτο συνδέεται με το δοχείο που πρόκειται να εκκενωθεί. Σε χαμηλές θερμοκρασίες, η έκταση της προσρόφησης αερίου στα στερεά είναι εξαιρετικά υψηλή. Ως αποτέλεσμα, τα αέρια στο βάζο απορροφώνται από το ζωικό κάρβουνο, με αποτέλεσμα ένα μερικό κενό.

Παραγωγή και διατήρηση υψηλού κενού

Τα τελευταία υπολείμματα αέρα μπορούν να απορροφηθούν από ένα δοχείο που έχει ήδη αναρροφήσει μια αντλία κενού.

Για παράδειγμα, ενεργός άνθρακας ή γέλη πυριτίου χρησιμοποιείται συνήθως μεταξύ των τοιχωμάτων των φιαλών Dewar. Οποιοδήποτε αέριο εισέρχεται στον δακτυλιοειδές χώρο απορροφάται και επομένως το κενό διατηρείται.

Ετερογενής Κατάλυση

Η προσρόφηση του αερίου αντιδραστηρίου στον στερεό καταλύτη χρησιμοποιείται στις περισσότερες ετερογενείς καταλυτικές διεργασίες. Τα αέρια αντιδρώντα προσροφούνται στην επιφάνεια του στερεού καταλύτη. Ως αποτέλεσμα, οι ποσότητες των αντιδρώντων στην επιφάνεια του καταλύτη αυξάνονται, ενισχύοντας τον ρυθμό αντίδρασης.

Το λεπτόκοκκο νικέλιο (Ni) χρησιμοποιείται για την υδρογόνωση του ελαίου και το λεπτόκοκκο πεντοξείδιο του βαναδίου (V2O5) λαμβάνεται στη διαδικασία επαφής για την παραγωγή θειικού οξέος. Η πλατίνα (Pt) και το παλλάδιο (Pd) χρησιμοποιούνται ως καταλύτες σε διάφορες βιομηχανικές διεργασίες και ούτω καθεξής.

Διαχωρισμός ευγενών αερίων

Η πιο κοινή μέθοδος για τον διαχωρισμό των ευγενών αερίων είναι η προσρόφησή τους σε ενεργό άνθρακα. Η διαφορά στους βαθμούς προσρόφησής τους από τον άνθρακα χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό αυτών των αερίων.

Φαρμακευτική Παραγωγή

Ορισμένα φάρμακα μπορούν να απορροφήσουν βακτήρια στην επιφάνειά τους, σκοτώνοντάς τα και προστατεύοντάς μας από ασθένειες. Οι δηλητηριώδεις και επικίνδυνες ενώσεις απορροφώνται χρησιμοποιώντας ενεργό άνθρακα, οξείδιο του μαγνησίου, ταννικό οξύ και άλλες ουσίες. Οι εφαρμογές της προσρόφησης χρησιμοποιούνται επίσης στην παραγωγή βιταμίνης Β1, στη βακτηριακή διήθηση, στη φαρμακευτική προσρόφηση και σε άλλες εφαρμογές.

Ανάκτηση βιομηχανικών αποβλήτων

Η διαφορά στην ικανότητα απορρόφησης των συστατικών οποιουδήποτε συνδυασμού μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον διαχωρισμό των συστατικών ενός μείγματος. Χρησιμοποιώντας τις αρχές της προσρόφησης, μπορούν να γίνουν αρκετές χρήσιμες ανακτήσεις από βιομηχανικά απόβλητα.

Βιομηχανία χρωμάτων

Κατά την κατασκευή των χρωμάτων, τα διαλυμένα αέρια εξάγονται χρησιμοποιώντας κατάλληλα προσροφητικά. Τα διαλυμένα αέρια δεν προσκολλώνται καλά στη βαμμένη επιφάνεια, με αποτέλεσμα κακή κάλυψη. Για την εξάλειψη των αέριων, υγρών ή στερεών στρωμάτων στην επιφάνεια του χρώματος, χρησιμοποιούνται διαβρεκτικοί παράγοντες. Στο γυάλισμα επίπλων, το απόσταγμα είναι ένα τυπικό συστατικό διαβροχής.

Διαφήμιση ζάχαρης

Η ζάχαρη αποχρωματίζεται με την προσθήκη σκόνης ξυλάνθρακα σε ένα διάλυμα ζάχαρης και το τελευταίο απορροφά κάθε ανεπιθύμητο χρώμα.

Διατήρηση του νερού

Σε μέρη όπως η Αυστραλία, όπου υπάρχει οξεία λειψυδρία κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, ένα στρώμα στεατικού οξέος ψεκάζεται πάνω από λίμνες και άλλες δεξαμενές νερού. Προσροφάται στην επιφάνεια του νερού, μειώνοντας την απώλεια νερού από την εξάτμιση.

Συμπέρασμα

Εδώ, μάθαμε πώς αξιοποιείται η προσρόφηση σε πολλαπλές διεργασίες, συμπεριλαμβανομένης της αποσκλήρυνσης του σκληρού νερού. Η προσρόφηση μπορεί να συμβεί μεταξύ στερεών, υγρών και αερίων. Ωστόσο, η ένταση και η ποσότητα της προσρόφησης εξαρτάται από διάφορους παράγοντες όπως τα σωματίδια, τα μέσα, οι καταλύτες, η ατμόσφαιρα και άλλα. Ελπίζουμε ότι οι παραπάνω εφαρμογές σας βοήθησαν να κατανοήσετε τις εφαρμογές της προσρόφησης και τον τρόπο λειτουργίας της.