Adsorbenti per l'industria e il laboratorio: Più di una semplice assorbimento dell'umidità.
Come funzionano gli adsorbenti? Cos'è l'adsorbimento? E quali opzioni di prodotto sono disponibili?
Cosa è un adsorbente?
Adsorbente = Magnete per molecole
Pensa a un adsorbente come a un "magnete molecolare" altamente specializzato. Grazie alla sua superficie interna estremamente ampia, attrae selettivamente sostanze estranee e le intrappola fisicamente all'interno dei suoi pori. Anche se molte persone associano inizialmente gli adsorbenti al controllo dell'umidità, le loro applicazioni industriali sono molto più ampie: vengono utilizzati per separare miscele di sostanze, eliminare odori o filtrare vapori di olio dai processi industriali.
Come funziona: Adsorbimento.
Mezzo contaminato
Gas, aria o liquidi contengono sostanze indesiderate che devono essere rimosse.
Adsorbente
Un solido altamente poroso (ad es., zeolite, carbone attivo o gel di silice) funge da mezzo di adsorbimento ed è integrato nel processo.
Adsorbimento
Le molecole target sono legate alla superficie dell'adsorbente da forze attrattive molecolari.
Risultato purificato
Le sostanze interferenti sono state filtrate e rimosse. Il mezzo di input è purificato.
Adsorbente vs. essiccante.
Qual è quale?
Un adsorbente può essere un essiccante, ma non ogni essiccante è automaticamente un adsorbente. Non lasciarti confondere! In realtà non è così complicato. Un termine si riferisce a un principio funzionale, mentre l'altro descrive un applicazione:
Adsorbente
Descrive una funzione – vale a dire, l'adsorbimento di molecole su una superficie porosa.
Gli adsorbenti sono specialisti nel legame superficiale. Legano non solo acqua ma anche una vasta gamma di altre sostanze, come H₂O, CO₂, alcoli, aromatici, ecc.
Essiccante
Descrive solo una applicazione – vale a dire, assorbire umidità e asciugare.
Gli essiccanti sono utilizzati esclusivamente per combattere l'umidità indesiderata. Questo può avvenire fisicamente attraverso il processo di adsorbimento, o tramite altri meccanismi.
Un essiccante può essere un adsorbente se assorbe molecole d'acqua sulla sua superficie.
Tuttavia, ci sono anche essiccanti che non sono adsorbenti; invece, reagiscono chimicamente con le molecole di H₂O come ad esempio, il cloruro di calcio.
Principio di adsorbimento del gel di silice.
Il gel di silice è una sostanza altamente porosa – il che significa che innumerevoli pori sono distribuiti su tutta la sua superficie.
Formata in piccole sfere, crea un granulo dove solo 1g offre un'area superficiale quasi della dimensione di tre campi da tennis. Viene utilizzato principalmente per rimuovere livelli indesiderati e elevati di umidità dall'aria.
Le molecole d'acqua sono attivamente trattenute sulla superficie attraverso interazioni fisiche, il tutto senza che le sfere cambino forma.
Principio di adsorbimento di setacci molecolari.
Un setaccio molecolare è composto da zeolite, un cristallo permeato da minuscole porosità. A differenza di quelle nei gel di silice, queste porosità sono tutte esattamente della stessa dimensione, proprio come i fori in un setaccio.
La caratteristica unica: solo le molecole abbastanza piccole possono passare attraverso le porosità. Le molecole d'acqua, ad esempio, sono piccole e si infilano dentro, mentre le molecole più grandi rimangono all'esterno.
I setacci molecolari sono disponibili in vari tipi con dimensioni delle porosità diverse, consentendo l'adsorbimento mirato di sostanze specifiche.
Una volta all'interno, le molecole sono trattenute in posizione da forze fisiche, mentre le perle stesse mantengono la loro forma originale. Le molecole con una carica polare sono particolarmente suscettibili a essere catturate in questo modo.
Principio di adsorbimento di allumina attivata.
L'allumina attivata è un materiale altamente robusto, poroso. Il suo interno è permeato da innumerevoli minuscole canalizzazioni e pori, in qualche modo simile a una spugna, anche se molto più rigido.
Sulla superficie interna di questi pori, ci sono i cosiddetti gruppi idrossilici (-OH). Questi possono formare legami con ioni specifici e molecole polari, trattenendoli "efficacemente" in posizione.
In questo modo, il materiale utilizza forze fisiche per legare varie sostanze alla sua superficie, mentre le sfere stesse mantengono la loro forma originale.
Esempi di tali sostanze includono molecole d'acqua, ioni di fluoro e solfuro di idrogeno.
Come scegliere l'adsorbente giusto.
Tutti e tre hanno una cosa in comune: possono eseguire l'essiccazione. Oltre a ciò, la scelta del materiale giusto dipende dalle sostanze da adsorbire e dalle condizioni del processo.
Gel di silice | Setacci molecolari | Allumina attivata | |
|---|---|---|---|
Spettro di adsorbimento | Principalmente acqua, varianti speciali per anidride carbonica | Ampio e selettivo spettro di molecole (a seconda del tipo) | Acqua, fluoro, fluoro di idrogeno e cloruro di idrogeno, solfuro di idrogeno, diossido di zolfo, ecc. |
Affinità | Molecole polari | Dimensione delle molecole, molecole polari | Molecole e ioni polari |
Resistenza alla pressione | Moderato | Moderato | Alto |
Spettro di temperatura | fino a 100 °C | fino a 250 °C | fino a 150 °C |
Spettro di umidità | 20 – 90 % UR | <20 % UR | 20 – 100 % UR |
GIEBEL adsorbenti confrontati.
PORESPHERE®
| CAGESPHERE®
| PORESPHERE®
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|---|---|---|---|
Applicazioni | Essiccatori a membrana, Essiccazione industriale | Essiccazione industriale, essiccazione e purificazione dei gas, unità di separazione dell'aria ecc. | Essiccazione industriale, purificazione dell'acqua, rimozione di gas acidi e inquinanti |
Area superficiale specifica | 600 – 800 m²/g | 500 – 1000 m²/g | 330 m²/g |
Volume dei pori | 0,35 – 1,00 ml/g | 0,35 – 0,70 ml/g | 0,50 ml/g |
Rigenerazione | 120 – 140 °C | 300 °C | 200 – 220 °C |
