Adsorpsiyon

Adsorpsiyon, bir madde veya çözücü gibi bir fazdan moleküllerin bir yüzeye yapışmasıyla yüzeyinde adsorplanmış bir tabaka oluşmasıdır. Bu süreç yüzeyde sınırlı kalır ve adsorbatlar yüzeye bağlı kalır; absorpsiyonda ise madde iç hacme doğru nüfuz eder. Adsorpsiyon genelde yüzeyle sınırlı bir etkileşime dayanır ve farklı mekanizmalar altında gerçekleşir.

İki ana mekanizma olarak physisorption ve chemisorption öne çıkar. Physisorption zayıf van der Waals kuvvetleriyle olur ve genelde geri çözülebilir. Chemisorption ise kimyasal bağlar kurar ve daha kuvvetli olur; genellikle tek yönlüdür ve yüzey kimyasına bağlı olarak değişir. Sıcaklık, basınç ve adsorbat ile adsorbent arasındaki etkileşimler doğrultusunda adsorpsiyon değişir; çoğu durumda sıcaklık arttıkça physisorption azalır, chemisorption ise farklı davranabilir.

Başlıca yüzey ve ortam özellikleri adsorpsiyonu etkiler: yüzey alanı, porozite ve yüzeyin heterojenliği; adsorbatın konsantrasyonu; sıcaklık ve basınç; temas süresi ve çözelti pH’ı. Denge davranışı genelde örneklerle Langmuir, Freundlich veya BET modelleriyle tanımlanır. Langmuir tek katmanlı ve homojen yüzey varsayar; Freundlich heterojen yüzey için ampirik bir modeldir; BET çok katmanlı adsorpsiyonu açıklar.

Uygulamaları arasında su ve hava arıtımı, gaz yakalama ve ayrıştırma, katalizör destekleri, kromatografi ve sensör yüzeylerinin tasarımı yer alır. Ayrıca adsorbentlerin desorpsiyon yoluyla yeniden kullanımı yaygındır; ısıtma, çözücüyle yıkama veya basınç değişiklikleriyle adsorbat yüzeyinden ayrıştırılır. Potansiyel zorluklar arasında doluluk, seçicilik ve regenerasyon verimliliği bulunur.