evenwichtsadsorptieisothermen

Evenwichtsadsorptieisothermen beschrijven de relatie tussen de hoeveelheid stof die aan het oppervlak van een adsorbens gebonden is en de concentratie of druk van de adsorbat in de omgevende fase bij een constante temperatuur. Ze geven weer hoe het evenwicht zich bevindt tussen het vrije adsorbat in oplossing of gasfase en het vastgehechte adsorbat op het adsorbensoppervlak. Deze isothermen worden gebruikt om oppervlakteigenschappen te karakteriseren en processen te ontwerpen voor toepassingen zoals waterbehandeling, gasbehandeling en katalysatoractivering.

De meest gebruikte modellen zijn onder meer Langmuir, Freundlich en BET. De Langmuir-isotherm gaat uit van monolagige adsorptie op een homogeen oppervlak met uniforme adsorptie-energie. De meeste voorkomende vorm is q_e = (q_max b C_e) / (1 + b C_e), waarbij q_e de hoeveelheid geadsorbeerd materiaal is per eenheid massa adsorbens, q_max de maximale capaciteit en b de affiniteit weerspiegelt. De Freundlich-isotherm is empirisch en beschrijft heterogene oppervlakken met de vorm q_e = K_F C_e^(1/n); K_F en n zijn parameterwaarden die uit de data worden gehaald. De BET-isotherm breidt het model uit naar multilayeradsorptie en wordt veel toegepast bij gasadsorptie om zowel oppervlakte als porositeit te schatten; het geeft aan hoe de adsorptie toeneemt bij stijgende relative druk.

Naast deze basismodellen bestaan er aanvullende isothermen zoals Temkin, Sips en Redlich-Peterson, die beter kunnen presteren in systemen met variabele adsorptie-energie of gemengde mechanismen. In experimentele studies wordt de isotherm bepaald door de adsorptie te meten terwijl δ in concentratie of druk varieert bij een vaste temperatuur; de resulterende curve q_e versus C_e of P wordt geanalyseerd met lineaire of niet-lineaire regressie om parameters te schatten. Deze isothermen leveren inzicht in capaciteit, oppervlaktetextuur en adsorptie-energie.