Mục lục bài viết

Hấp phụ là gì ? So sánh hấp phụ với hấp thụ

Hấp phụ là gì ? hấp phụ trong hóa học là quá trình xảy ra khi một chất khí hay chất lỏng bị hút trên bề mặt một chất rắn xốp hoặc là sự gia tăng nồng độ của chất này trên bề mặt chất khác. là hiện tượng mà các phân tử lắng đọng lên bề mặt của một vật liệu. Các phân tử này được gọi là chất bị hấp phụ, trong khi bề mặt mà sự lắng đọng diễn ra được gọi là chất hấp phụ.

So sánh khác biệt giữa hấp phụ và hấp thụ

Hấp thụ

Hấp phụ

Hấp thụ là quá trình mà một chất được hấp vào bên trong một chất khác.

Trong hấp thụ, chất hấp thụ thường đi vào bên trong chất hấp thụ và phân tán hoặc tan trong nó.

Quá trình hấp thụ thường liên quan đến việc chất hấp thụ hấp phụ hoặc hấp thu các phân tử hoặc các hạt vào bên trong mình.

Hấp phụ là quá trình mà một chất bám vào hoặc được hấp dẫn đến bề mặt của một vật liệu khác.

Trong hấp phụ, không có sự đi vào bên trong như trong hấp thụ, mà chỉ là sự liên kết hoặc bám vào bề mặt.

Quá trình hấp phụ thường xảy ra ở bề mặt của các vật liệu rắn hoặc các phân tử khác.

Ví dụ: Sự hấp thụ của một hạt vi khuẩn vào trong một tế bào, hoặc sự hấp thụ của một chất tan vào trong một dung dịch.

Ví dụ: Sự hấp phụ của các chất ô nhiễm lên bề mặt của một vật liệu hấp phụ như than hoạt tính trong quá trình làm sạch nước, hoặc sự hấp phụ của các phân tử khí vào bề mặt của một chất hấp phụ như silicagel.

Các loại hấp phụ

Hấp phụ vật lý: Quá trình này xảy ra do lực tương tác giữa các hạt, khi các hạt khí bị hấp phụ lên bề mặt của vật liệu hấp phụ. Sự hấp phụ này thường đi kèm với sự tỏa nhiệt và lượng nhiệt này phụ thuộc vào cường độ của lực tương tác giữa các phân tử.

Hấp phụ hóa học: Trong trường hợp này, chất khí bị hấp phụ thông qua các phản ứng hóa học với vật liệu hấp phụ, tạo ra một liên kết hóa học. Điều này dẫn đến sự hấp phụ mạnh mẽ hơn so với hấp phụ vật lý, với lượng nhiệt tỏa ra lớn hơn và yêu cầu nhiều năng lượng hơn.

Các chất hấp phụ sử dụng trong xử lý nước thải

Hấp phụ là một quá trình được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hóa chất và môi trường để loại bỏ các chất tạp và chất ô nhiễm có hại, nhằm ngăn chúng gây ảnh hưởng đến các quy trình xử lý tiếp theo. Các vật liệu hấp phụ phổ biến bao gồm:

Chất hấp phụ	Đặc tính	Ứng dụng	Ưu điểm	Nhược điểm
Than hoạt tính	Bề mặt kỵ nước hấp phụ các CHC trong nước thải và không khí	Tách các chất ô nhiễm có gốc hữu cơ	Giá rẻ, dùng trong xử lý môi trường	Khó tái sinh nếu bị đóng cặn, có thể bắt cháy khi tái sinh
Silicalite	Bề mặt kỵ nước, đặc trưng hấp phụ tương tự than hoạt tính	Tách các CHC từ dòng khí	Có thể đốt bỏ dễ hơn than hoạt tính	Giá thành cao hơn than hoạt tính
Chất hấp phụ cao phân tử	Thường là copolymer của styren/ divinylbenzen	Tách các CHC từ dòng khí	Không gặp vấn đề đóng cặn như than hoạt tính	Giá cao hơn than hoạt tính
Chất hấp phụ sinh học	Bùn hoạt hóa trên màng xốp	Tách các CHC khỏi dòng thải	Không cần tái sinh	Tỉ lệ tách thấp hơn các chất hấp phụ

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ

Nhiệt độ đóng một vai trò quan trọng trong quá trình hấp phụ. Hiệu suất hấp phụ thường cao nhất ở nhiệt độ thấp vì quá trình này là một quá trình tỏa nhiệt, và nhiệt độ thấp thường thúc đẩy phản ứng hấp phụ.

Sự tăng áp suất cũng thường dẫn đến sự gia tăng của quá trình hấp phụ cho đến khi đạt đến mức bão hòa. Sau khi đạt mức bão hòa, không có sự hấp phụ nào xảy ra nữa, dù áp suất có tăng lên đến mức nào. Mối liên hệ giữa mức độ hấp phụ và nhiệt độ ở một áp suất không đổi được gọi là hấp phụ isobar.

Vì hấp phụ là một hiện tượng liên quan đến bề mặt, diện tích bề mặt lớn thường làm tăng tốc độ hấp phụ.

Các chất khí dễ hóa lỏng thường dễ bị hấp phụ.

Các ứng dụng của quá trình hấp phụ

Tạo ra chân không cao bằng cách sử dụng phương pháp hấp phụ, thường bằng cách sử dụng than hoạt tính.
Sử dụng mặt nạ phòng độc trong môi trường làm việc như mỏ than, trong đó mặt nạ này hấp phụ khí độc để làm cho không khí trở nên sạch hơn.
Sử dụng silica và gel nhôm để hấp phụ hơi ẩm và giảm độ ẩm.
Tách khí quý bằng cách sử dụng than làm chất hấp phụ.
Sử dụng quá trình hấp phụ để tiêu diệt vi trùng trong thuốc.
Phân tích sắc ký dựa trên nguyên tắc hấp phụ.
Xử lý đường để loại bỏ màu sắc bằng cách sử dụng bột than.
Trong ngành sản xuất sơn, hấp phụ đóng vai trò quan trọng để loại bỏ các khí hòa tan, giúp sơn bám chặt hơn trên bề mặt và tăng khả năng che phủ.
Sử dụng quá trình hấp phụ để tạo ra nhũ tương ổn định trong mỹ phẩm và xi-rô.
Hoạt động làm sạch của xà phòng và chất tẩy rửa cũng dựa trên quá trình hấp phụ.

Cơ chế hấp phụ

Quá trình hấp phụ phát sinh do lực tác dụng lên các hạt bề mặt của một chất không giống như lực tác dụng lên phần lớn vật liệu. Không giống như các hạt bên trong khối, trên bề mặt tiếp xúc, các hạt không được bao quanh bởi các nguyên tử ở mọi phía.

Do đó, các lực bên trong cân bằng lẫn nhau, trong khi các lực trên bề mặt không cân bằng. Lực dư không cân bằng trên bề mặt có xu hướng hút các hạt bị hấp phụ. Điều này dẫn đến quá trình hấp phụ.

Ở đây cần lưu ý rằng ở một nhiệt độ và áp suất nhất định, diện tích bề mặt của chất hấp phụ càng lớn thì mức độ hấp phụ càng cao.

So sánh ứng dụng của quá trình hấp phụ và hấp thụ

Cả quá trình hấp phụ và hấp thụ đề được ứng dụng rất phổ biến trong các ngành công nghiệp như sau:

Lĩnh vực	Ứng dụng của quá trình hấp phụ	Ứng dụng của quá trình hấp thụ
Xử lý khí thải	Làm sạch không khí, xử lý các chất khí như SOx, NOx, H2S, HCl, H2S, HF, Cl2, v.v…	Loại bỏ chất gây mùi, hơi dung môi, xử lý bụi.
Sản xuất công nghiệp	Tách hỗn hợp khí thành từng phần tử riêng biệt, thu hồi chất để tuần hoàn hoặc chuyển sang công đoạn sản xuất khác.	Được ứng dụng để làm lạnh thiết bị, máy móc đặc biệt trong ngành sản xuất thực phẩm, dệt may.
Xử lý nước thải	Hấp phụ chất ô nhiễm lên bề mặt vật liệu hấp phụ và loại bỏ khỏi nước thải.	Trong lĩnh vực xử lý nước thải: Loại bỏ độ màu nước thải, ion hòa tan, chất rắn hòa tan.
Trong tự nhiên	–	Rất phổ biến, ví dụ rễ cây hấp thụ nước, ion và muối khoáng để sinh trưởng và phát triển.