Adsorptsioon

Adsorptsioon on pindadega seotud protsess, mille käigus adsorbat ehk adsorbeeritav aine kinnitub tahkele või vedelale pinnale, mida nimetatakse adsorbeerijaks. Erinevalt absorptsioonist, mille puhul aine tungib läbi kogu mahu, toimub adsorptsioon peamiselt pinnal.

Peamised adsorptsiooni tüübid on füüsikadsorptsioon (physisorption) ja keemiline adsorptsioon (chemisorption). Füüsikadsorptsioon on tingitud van der Waalsi jõududest, selle entalpia on väike, protsess on sageli reversibilne ja tugevus sõltub temperatuurist ja rõhust. Keemiline adsorptsioon hõlmab tugevate keemiliste sidemete moodustumist, on suurema entalpiaga ning sageli vähem tagasiulatuv või irreversibilne.

Adsorptsiooni isothermid kirjeldavad, kuidas adsorptsioon sõltub keskkonna kontsentratsioonist või rõhust samal temperatuuril. Tuntud mudelid on Langmuri, Freundlich ja Temkin. Langmuri isotherm eeldab ühekihilist monolayeri ja homogenset pinda; Freundlich on heterogeense pinna korral paindlikum; Temkin võtab arvesse vahelisi sidemeid ja interaktsioone.

Termodünaamiliselt on enamasti adsorptsioon eksotermiline ja vabaenergia muutus on negatiivne; adsorbeeritumise käigus langeb süsteemi entropia. Temperatuur ja rõhk mõjutavad tasakaalupunkti ja kineetikat: kõrgem temperatuur võib vähendada füüsikadsorptsiooni kui pind on täidetud.

Kinetika allub kiiritusele: alguses toimub kiire kattumine kättesaadavate pindade tõttu, seejärel aeglustub, kui pinnaaine asendub. Mudelid nagu pseudo-esimese järgu või pseudo-kaheksanda järgu kirjeldavad sageli tähele pandud käitumist.

Materjalid ja rakendused hõlmavad aktiivsütt, zeoliite, silika geeli ja montmorilloniiti. Adsorptsiooni kasutatakse reostuse eemaldamisel veest ja õhust, gaasieraldamisel, vedelkromatograafias, sensorites ja veepuhastuses.