Adsorptiedesorptieevenwichten

Adsorptie-desorptie-evenwichten verwijzen naar de balans tussen moleculen die aan een oppervlak zijn gebonden (adsorptie) en moleculen in de bulkfase (desorptie). Bij deze evenwichten zijn de oppervlaktelagen in constante uitwisseling met de omgeving. De toestand wordt bepaald door factoren zoals temperatuur, druk en de aard van het oppervlak.

In de beschrijving wordt vaak een kinetisch evenwicht gebruikt: de adsorptiesnelheid r_ads = k_ads C (1 - θ) en de desorptiesnelheid r_des = k_des θ, waarbij θ de fractie bezette oppervlaksites is. Bij evenwicht geldt r_ads = r_des, wat leidt tot de Langmuir-isotherm: θ = (K p)/(1 + K p) en q = q_max θ, met K = k_ads/k_des. Deze benadering veronderstelt monolagale bezetting en identieke, ongelijde adsorptieplaatsen.

Andere isothermen beschrijven aanvullende factoren: de Freundlich-isotherm is empirisch en geschikt voor heterogene oppervlakken, terwijl de BET-isotherm multilayer-adsorptie behandelt. In systemen waar meerdere lagen of heterogene binding voorkomen, kunnen deze modellen elkaar afwisselen afhankelijk van omstandigheden en materiaaleigenschappen.

Factoren die de evenwichtsconformatie bepalen zijn onder meer temperatuur (adsorptie is vaak exotherm), druk, oppervlakte- structuur en zuiverheid van de adsorptiegas of -oplossing; aanwezigheid van concurrerende stoffen kan de selectiviteit beïnvloeden. De desorptie speelt een belangrijke rol bij regeneratie van adsorbentsystemen en bij het herwinnen van opgeloste of opgesloten componenten.

Toepassingen van adsorptie-desorptie-evenwichten bestrijken milieutechnologie, katalyse, gasreiniging en chromatografie. Ze vormen een basis voor het ontwerpen, optimaliseren en regenereren van adsorptieprocessen.

---