Sorptiemethoden

Sorptiemethoden zijn procedures en analysemethoden waarmee het proces waarbij moleculen aan een vaste fase binden of zich erin verdelen kunnen worden onderzocht. In de milieuwetenschappen en bodemkunde worden deze methoden gebruikt om de opname, retentie en beweging van verontreinigende stoffen te begrijpen en te voorspellen. Sorptie omvat doorgaans zowel adsorptie, het aanhechten aan oppervlakken van vaste materialen, als absorptie, het verdelen in de bulkfase van een materiaal.

Soorten processen die onder sorptie vallen, omvatten adsorptie op vaste oppervlakken zoals kleimineralen, humus en actieve kool, en absorptie in poriën of in de organische stof van bodems en sedimenten. Vaak treden ook diffusieverschijnselen en hysterese op, waardoor sorptie afhangt van de geschiedenis van het systeem, temperatuur en chemische omstandigheden zoals pH en ionensterkte.

Veelgebruikte methoden zijn batch- en kolomtests. Bij batch sorptietests wordt een vaste facto of bodem gemengd met een oplosmiddel met verschillende verontreinigingsconcentraties, waarna na voldoende contacttijd de oplossing wordt geanalyseerd om de hoeveelheid sorbeerde stof te bepalen. Hierbij worden isothermen en kinetische curves bepaald. Kolomtesten geven inzicht in dynamische transporten onder stroom en zijn relevant voor infiltratie en afvoer in bodems en filtermedia. Uit de resultaten worden kenmerken zoals de redistributioncoëfficiënten en retardatie-gets berekend.

Analytische modellen spelen een sleutelrol. Isothermen zoals Langmuir en Freundlich beschrijven hoe concentratie ophouder of in de bulk relateert aan de vrije concentratie, terwijl kinetische modellen als pseudo-eerst-orde en pseudo-tweede-orde omzetting en opnamekinetiek beschrijven. Knooppunten in de analyse zijn de orde van het proces, reversibiliteit en invloed van omgevingsvoorwaarden zoals temperatuur, pH en competitie van aanwezige stoffen.

Toepassingen omvatten voorspelling van contaminantensporing in bodem en water, ontwerp van filtratie- en behandelingssystemen en evaluatie van verwijderingsstrategieën. Beperkingen betreffen de representativiteit van proefomgevingen en de complexiteit van natuurlijke systemen.

---