adsorptiedynamiek

Adsorptiedynamiek is de studie van tijdsafhankelijke processen waarbij moleculen uit een gas- of vloeistoffase zich naar het oppervlak of in de poriën van een vast adsorptiemiddel verplaatsen en daar vast komen te zitten. Het beschrijft hoe de hoeveelheid geadsorbeerde stof q_t verandert in de loop van de tijd en welke transport- en bindingmechanismen de snelheid van adsorptie sturen.

De dynamiek wordt bepaald door verschillende stappen van massaoverdracht en interacties. Externe filmdiffusie (transport door de vloeistoflaag aan het oppervlak) en intraporale diffusie (diffusie door poriën) kunnen de snelheid begrenzen. Daarnaast spelen chemische of fysische binding op het oppervlak, veranderingen in de adsorptiecapaciteit bij temperatuur en pH en de eigenschappen van het adsorbens (oppervlak, poreuze structuur) en van de adsorbat een rol.

Kinetische modellen proberen de tijdsafhankelijke adsorptie te kwantificeren. Veel gebruikte benaderingen zijn pseudo-eerst-orde- en pseudo-tweede-orde modellen; intraparticle diffusion (Weber–Morris-type modellen) en filmdiffusiemodellen worden ook toegepast. Door de grafiek van q_t tegen t te analyseren en te fitten aan deze modellen, kan men de overheersende stap en de waarde van de evenwichtscapaciteit q_e schatten.

Experimenten worden meestal uitgevoerd als batch- of kolomopstellingen, met metingen van q_t als functie van tijd. Toepassingen variëren van waterbehandeling en verwijdering van vervuilende stoffen (dyes, metalen) tot gaszuivering en katalyse-ondersteuning. Adsorptiedynamiek levert inzicht voor het ontwerpen en optimaliseren van adsorptiesystemen en procesparameters.