adsorptieprocessen

Adsorptieprocessen zijn scheidingsprocessen waarbij moleculen of ionen uit een gas- of vloeistoffase hechten aan het oppervlak van een vaste stof, het adsorbent, waardoor een adsorptielaag ontstaat. In tegenstelling tot absorptie blijven de adsorptie-moleculen op het oppervlak en vormen ze een dunne laag; absorptie impliceert juist opname in de bulk van een fase. De werking berust op oppervlaktetussenkomsten zoals van der Waals-krachten of elektrostatische interacties (fysische adsorptie) en, bij chemische adsorptie, op covalente bindingen (chemisorptie). Fysische adsorptie is meestal exothermisch en reversibel, chemisorptie kan sterker en minder reversibel zijn.

Veel gebruikte adsorberenden zijn actief kool, zeolieten, silicagels, alumina, polymeren en, in toenemende mate, metalen-organische kaders (MOFs). De effectiviteit hangt af van oppervlaktestructuur en porie verdeling; microporeuze materialen domineren vaak bij kleinere moleculen, terwijl meso- en macroporen grotere adsorbaten kunnen verwerken.

Isothermen beschrijven het evenwicht tussen adsorptie en desorptie. Het Langmuir-model gaat uit van monolayer adsorptie op homogene sites, terwijl het Freundlich-model geschikt is voor heterogene oppervlakken. Kinetiek van adsorptie wordt vaak beschreven met pseudo-eerstekorff en pseudo-tweede-korf modellen; intraparticle diffusie speelt vooral in kolom- en batchprocessen een rol.

Procesconfiguraties omvatten batchadsorptie en kolom- of bedadsorptie. Desorptie en regeneratie van het adsorbent (bijv. thermisch, met solvent of door drukverschil) zijn cruciaal voor herbruikbaarheid en kosten.

Toepassingen omvatten water- en luchtzuivering, verwijdering van zware metalen en organische verontreinigingen, verwijdering van kleurstoffen en vluchtige organische stoffen, en solvent recovery. De keuze van adsorbent, operationele omstandigheden en regeneratie-regime bepaalt efficiëntie en kosten.

---