adsorptie

Adsorptie is het proces waarbij moleculen of ionen (adsorbaat) aan het oppervlak van een vaste stof of vloeistof (adsorbens) hechten. Het oppervlak fungeert als een afzettingslaag waarop de adsorbaatdeeltjes worden vastgehouden, terwijl ze in de bulk geen significante rol spelen. Dit onderscheidt zich van absorptie, waarbij stoffen in het volume van het materiaal oplossen of doordringen.

Er zijn twee hoofdtypen adsorptie: fysische adsorptie (physisorptie) en chemische adsorptie (chemi-adsorptie). Fysische adsorptie ontstaat door zwakke van der Waals-krachten en is meestal reversibel en exotherm. Chemische adsorptie berust op sterke chemische bindingen en is vaak selectiever en onomkeerbaar bij hogere temperaturen.

Modellen beschrijven hoe adsorptie zich gedraagt bij verschillende omstandigheden. Het Langmuir-model veronderstelt een monolag op een homogeen oppervlak met maximale capaciteit; het Freundlich-model beschrijft daarentegen heterogene oppervlakken en mogelijke multilagen. Kinetiek wordt vaak weergegeven met pseudo-eerste orde of pseudo-tweede orde termen, die de snelheid van adsorptie weergeven.

Factoren die adsorptie beïnvloeden zijn onder meer het oppervlak en de porositeit van het adsorbens, temperatuur, drukkenive bij gasadsorptie, de concentratie van het adsorbaat en de aanwezigheid van andere stoffen die binding kunnen belemmeren of versterken. Toepassingen omvatten water- en afvalwaterzuivering, ontgeur en ontkleuringsprocessen, gasbehandeling, oplosmiddelretentie, katalysatoractivatie en chromatografie. Veel gebruikte adsorbenten zijn actieve kool, silica en alumina, zeolieten, mineralen zoals klei, evenals geavanceerde materialen als metalen-organische kools en polymeren.

Regeneratie van adsorptiebedden gebeurt meestal door desorptie via temperatuur- of drukveranderingen of door solventen; dit bepaalt kosten en milieubelasting van de toepassing.