Pojęcie adsorpcji pochodzi z łaciny i oznacza “(gaz) pochłanianie przez całą powierzchnię lub masę materiału stałego, magazynowanie”.
Wybór optymalnego adsorbenta zależy od właściwości adsorbowanego materiału.
Należy uwzględnić:
- Temperaturę wrzenia, ewentualnie zakres wrzenia
- Masę cząsteczkową
- Budowę cząsteczkową (wiązania cząsteczkowe, wiązania łańcuchowe)
- Reaktywność chemiczną
- Stabilność chemiczną
- Zwilżalność
- Granice wybuchowości
- Rozpuszczalność w wodzie
Poniższe metody umożliwiają redukcję stężeń szkodliwych gazów:
- Domieszanie powietrza w celu obniżenia stężenia
- Węgiel aktywny
- Granulaty z katalizatorami
- Płuczki gazowe
- Biofiltry
- Spalanie katalityczne
Węgiel aktywny
Węgiel aktywny charakteryzuje się dużą powierzchnią zewnętrzną – 1 g węgla aktywnego to 800 – 2000 m².
Wiązanie substancji zależy od wielu procesów:
- Dyfuzja
- Adsorpcja
- Kondensacja kapilarna
- Sorpcja chemiczna
- Wymiana jonowa
- Hydrolityczny rozkład cząstek
- Wymiana izotopowa
Od rodzaju gazu, jego stężenia, ciśnienia i temperatury zależy przebieg procesu oddzielania. Zasadniczo obowiązuje zasada, im mniejsze cząstki i stężenie gazu, tym mniejsze powinny być pory węgla. Wielkość, długość wiązań, ewentualnie rozgałęzione cząstki wymagają większej ilości porów transportujących i większych mikroporów.
Najważniejsze procesy oddzielania, to:
Adsorpcja
Cząsteczki zawarte w strumieniu szkodliwego gazu napływając na warstwę węgla aktywnego i osadzają się na jego powierzchni na skutek działania sił Van der Walsa.
Kondensacja kapilarna
Jeżeli temperatura krytyczna szkodliwego gazu zostanie przekroczona, następuje jego kondensacja (wykroplenie) i ciekły adsorbat wypełnia pory węgla aktywnego. W taki sposób wzrasta skuteczność działań.
Dobór filtra z węgla aktywnego
Przy wstępnym wyborze filtra z węgla aktywnego, kierujemy się tzw. gazami podstawowymi. Oznacza to, że ze wszystkich gazów w mieszaninie, kierujemy się tymi o najmocniejszym zapachu. W przypadku gazów toksycznych analizuje się całe spektrum obecnych gazów, ponieważ muszą być usunięte wszystkie składniki.
Pojęcia:
Adsorbent
Medium, oddzielające szkodliwe gazy, np. węgiel aktywny, silikażel, i inne.
Adsorbat
Szkodliwy gaz znajdujący się w powietrzu, który musi zostać oddzielony.
Adsorpt
Oddzielony gaz.
Desorpt
Gaz, który przez desorpcję (np. parą wodną) jest powtórnie uwolniony z węgla aktywnego.