1. 흡착분리공정 개요
흡착이란 유체(기체 또는 액체)가 고체 다공성 물질과 접촉할 때 유체의 하나 이상의 성분이 다공성 물질의 외부 표면과 미세 기공의 내부 표면으로 전달되어 이러한 표면이 농축되는 것을 의미합니다. 단분자층 또는 다분자층 공정을 형성합니다.
흡착되는 유체를 흡착물이라고 하며, 다공성 고체 입자 자체를 흡착제라고 합니다.
흡착물과 흡착제의 물리적, 화학적 특성이 다르기 때문에 흡착물에 대한 흡착제의 흡착 용량도 다릅니다.높은 흡착 선택성을 통해 흡착 단계와 흡수 단계의 구성 요소를 풍부하게 하여 물질 분리를 실현할 수 있습니다.
2. 흡착/탈착 공정
흡착 과정: 농축 과정 또는 액화 과정으로 간주할 수 있습니다.따라서 온도가 낮을수록, 압력이 높을수록 흡착력은 커집니다.모든 흡착제의 경우, 쉽게 액화되는(비등점이 높은) 가스일수록 더 많이 흡착되고, 액화가 덜 되는(비등점이 낮은) 가스는 더 적게 흡착됩니다.
탈착 과정: 가스화 또는 휘발 과정으로 간주할 수 있습니다.따라서 온도가 높을수록, 압력이 낮을수록 탈착이 더 완전해집니다.모든 흡착제의 경우 액화성이 높은(비등점이 높은) 가스일수록 탈착 가능성이 낮고, 액화성이 낮은(비등점이 낮은) 가스는 쉽게 탈착됩니다.
3. 흡착분리의 원리와 분류
흡착은 물리적 흡착과 화학적 흡착으로 나누어진다.
물리적 흡착 분리의 원리 : 고체 표면의 원자나 그룹과 이물질 간의 흡착력(반데르발스 힘, 정전기력)의 차이를 이용하여 분리가 이루어집니다.흡착력의 크기는 흡착제와 흡착물의 특성과 관련이 있습니다.
화학흡착분리의 원리는 고체 흡착제의 표면에서 화학반응이 일어나 흡착물질과 흡착제가 화학적 결합으로 결합하는 흡착과정을 기본으로 하므로 선택성이 강하다.화학흡착은 일반적으로 느리고 단층만 형성할 수 있으며 되돌릴 수 없습니다.
4. 일반적인 흡착제 유형
일반적인 흡착제는 주로 분자체, 활성탄, 실리카겔 및 활성 알루미나를 포함합니다.
분자체: 규칙적인 미세 다공성 채널 구조를 가지고 있으며 비표면적이 약 500-1000m²/g이며 주로 미세 기공이 있으며 기공 크기 분포는 0.4-1nm입니다.분자체의 흡착 특성은 분자체 구조, 구성 및 상대 양이온의 유형을 조정하여 변경할 수 있습니다.분자체는 특징적인 기공 구조와 균형 잡힌 양이온과 분자체 골격 사이의 쿨롱 힘 장에 주로 의존하여 흡착을 생성합니다.열 및 열수 안정성이 우수하며 다양한 기체 및 액체상의 분리 및 정제에 널리 사용됩니다.흡착제는 사용시 강한 선택성, 높은 흡착 깊이 및 큰 흡착 용량의 특성을 가지고 있습니다.
활성탄: 미세기공과 메조기공 구조가 풍부하고 비표면적은 약 500~1000m²/g이며 기공 크기 분포는 주로 2~50nm 범위입니다.활성탄은 주로 흡착물에 의해 생성된 반 데르 발스 힘에 의존하여 흡착을 생성하며 주로 유기 화합물의 흡착, 중탄화수소 유기물 흡착 및 제거, 탈취제 등에 사용됩니다.
실리카겔: 실리카겔 기반 흡착제의 비표면적은 약 300-500m²/g이며 주로 메조다공성이며 기공 크기 분포는 2-50nm이며 기공의 내부 표면에는 표면 수산기가 풍부합니다.주로 흡착 건조 및 압력 변동 흡착에 사용되어 CO2 등을 생성합니다.
활성 알루미나: 비표면적은 200-500m²/g이며 주로 메조 기공이며 기공 크기 분포는 2-50nm입니다.주로 건조 및 탈수, 산성 폐가스 정화 등에 사용됩니다.
