Sự hấp phụ là gì?

 Hấp phụ là sự lắng đọng của các phân tử trên bề mặt. Các loại phân tử bị hấp phụ trên bề mặt được gọi là chất bị hấp phụ và bề mặt xảy ra sự hấp phụ được gọi là chất hấp phụ. Các ví dụ phổ biến về chất hấp phụ là đất sét, silica gel, chất keo, kim loại.

Sự khác biệt giữa hấp thụ và hấp phụ

Các loại hấp phụ

Có hai loại hấp phụ gồm: Hấp phụ vật lý và Hấp phụ hóa học hoặc Hấp phụ hóa học.

Hấp phụ vật lý

Hấp phụ vật lý iên quan đến sự hấp phụ các chất khí trên bề mặt rắn thông qua lực van der Waal yếu.
Đặc điểm của hấp phụ vật lý
• Không có tính đặc hiệu trong trường hợp hấp phụ vật lý. Mọi chất khí đều bị hấp phụ trên bề mặt của chất rắn.
• Bản chất của chất hấp phụ: Khí dễ hóa lỏng được hấp thụ mạnh về mặt vật lý.
• Hấp phụ vật lý có bản chất là thuận nghịch. Nếu tăng áp suất, thể tích của khí giảm đi do có nhiều khí bị hấp phụ hơn. Vì vậy, bằng cách giảm áp suất, khí có thể được loại bỏ khỏi bề mặt rắn. Nhiệt độ thấp thúc đẩy quá trình hấp phụ vật lý và nhiệt độ cao làm giảm tốc độ hấp phụ.
• Các chất xốp và kim loại mịn là những chất hấp phụ tốt.
• Hấp phụ vật lý là một quá trình tỏa nhiệt.
• Không cần năng lượng kích hoạt.

Hấp phụ hóa học

Khi các phân tử hoặc nguyên tử khí được giữ trên bề mặt rắn thông qua các liên kết hóa học, kiểu hấp phụ này là hấp phụ hóa học.
Đặc điểm của hấp phụ hóa học
• Sự hấp phụ chỉ xảy ra nếu có sự hình thành các liên kết hóa học giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ.
• Hấp phụ hóa học là quá trình tỏa nhiệt nhưng xảy ra chậm ở nhiệt độ thấp. Sự hấp thụ hóa học đi kèm với sự gia tăng nhiệt độ. Áp suất cao thúc đẩy quá trình hấp thụ hóa học.
• Sự hấp thụ hóa học tăng lên khi diện tích bề mặt tăng lên.
• Sự hình thành liên kết hóa học nên entanpi của quá trình hấp thụ hóa học cao.
• Cần năng lượng kích hoạt.
• Hình thành lớp đơn phân tử.

Đường đẳng nhiệt hấp phụ

Đường đẳng nhiệt hấp phụ là đồ thị biểu thị quan hệ giữa lượng chất hấp phụ bị hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ và áp suất ở nhiệt độ không đổi.

Đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich

Freundlich đề xuất một mối quan hệ thực nghiệm giữa lượng khí bị hấp phụ bởi khối lượng đơn vị của chất hấp phụ và áp suất ở một nhiệt độ cụ thể. Phương trình sau đã được đề xuất cho đẳng nhiệt hấp phụ freundlich-

- x là khối lượng của khí bị hấp phụ
- m là khối lượng của chất hấp phụ
- p là áp suất
- k và n là các hằng số phụ thuộc vào bản chất của chất hấp phụ và chất khí ở một nhiệt độ cụ thể.
Lấy log của phương trình trên, ta sẽ thấy phương trình sau:

x / m được vẽ trên trục y và log p nằm trên trục x. Nếu quan sát được đường thẳng thì chỉ xác minh được đường đẳng nhiệt freundlich.

Độ dốc cho 1 / n và điểm chặn cho log k. Giá trị của 1 / n thay đổi từ 0 đến 1.
- Nếu 1 / n bằng 0, sự hấp phụ không phụ thuộc vào áp suất.
- Nếu 1 / n là 1, sự hấp phụ thay đổi theo áp suất.

Hấp phụ từ pha dung dịch

Chất rắn cũng hấp phụ từ các dung dịch. Ví dụ, khi trộn dung dịch axit axetic trong nước với than củi, một phần axit sẽ bị than hấp phụ.
Đặc điểm của sự hấp phụ từ pha dung dịch:
• Sự hấp phụ giảm khi tăng nhiệt độ.
• Sự hấp phụ cũng phụ thuộc vào nồng độ chất tan trong dung dịch.
• Sự hấp phụ phụ thuộc vào bản chất của chất bị hấp phụ và bản chất của chất hấp phụ.
Freundlich giải thích sự hấp phụ từ pha dung dịch bằng cách sử dụng nồng độ của dung dịch thay vì áp suất theo công thức sau:

Lấy log của phương trình trên, phản ứng sau sẽ thu được:

x / m so với log C sẽ cho đường thẳng.

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp phụ

• Nhiệt độ là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự hấp phụ. Sự hấp phụ xảy ra tốt nhất ở nhiệt độ thấp. Vì hấp phụ là một quá trình tỏa nhiệt, nhiệt độ thấp sẽ tạo ra phản ứng thuận.
• Sự hấp phụ tăng lên khi tăng áp suất đến một mức độ nhất định cho đến khi đạt đến độ bão hòa. Sau khi bão hòa sẽ không xảy ra hiện tượng hấp phụ nữa bất kể áp suất được áp dụng là bao nhiêu. Mối quan hệ giữa mức độ hấp phụ và nhiệt độ ở bất kỳ áp suất không đổi nào được gọi là Isobar hấp phụ .
• Vì hấp phụ là một hiện tượng bề mặt, diện tích bề mặt sẽ tăng tốc độ hấp phụ.
• Các chất khí dễ hóa lỏng dễ bị hấp phụ.
Các ứng dụng của hấp phụ
• Chân không cao có thể được tạo ra bằng cách sử dụng chiến lược hấp phụ. Để tạo ra than hoạt tính chân không được sử dụng.
• Mặt nạ phòng độc được sử dụng trong các mỏ than dựa trên nguyên lý hấp phụ. Các mặt nạ phòng độc này được sử dụng để hấp phụ khí độc. Điều này làm cho không khí được thanh lọc.
• Silica và gel nhôm được sử dụng để hấp phụ hơi ẩm để giảm độ ẩm.
• Khí quý có thể được tách ra bằng cách sử dụng than làm chất hấp phụ.
• Sự hấp phụ của thuốc được sử dụng để tiêu diệt vi trùng.
• Phân tích sắc ký dựa trên hiện tượng hấp phụ.
• Đường được khử màu bằng cách xử lý dung dịch đường với bột than.
• Hấp phụ cũng đóng một vai trò quan trọng trong ngành sơn. Sơn không được chứa các khí hòa tan, nếu không sơn không bám dính tốt vào bề mặt cần sơn và do đó khả năng che phủ kém.
• Phương pháp hấp phụ cũng được sử dụng để tạo nhũ tương ổn định trong mỹ phẩm và xi-rô.
• Hoạt động làm sạch của xà phòng và chất tẩy rửa cũng là do sự hấp phụ thực hiện.

Bài viết được sưu tầm và tổng hợp bởi HSVN Global - nhà sản xuất thiết bị ozone - với các sản phẩm nổi bật là máy ozone công nghiệp, máy ozone gia đình, thiết bị lọc khử mùi, khử khuẩn, diệt khuẩn tia UV, lọc không khí, máy lọc bụi tĩnh điện, xử lý nước,...