Адсорпција

С Википедије, слободне енциклопедије

Модел вишеслојне адсорпције.

Адсорпција је процес који се дешава када се гасни или течни раствор акумулира на површини неког чврстог материјала или, ређе, течности (адсорбента), формирајући молекуларни или атомски филм (адсорбат).[1][2] Овај појам се често замијењује са појмом апсорпције, међутим реч је о сасвим другачијем процесу. Оба ова процеса се могу назвати сорпцијама, док је супротан процес назван десорпција.[3] Адсорпција је површински феномен, док апсорпција обухвата целу запремину материјала, иако адсорпција често претходи апсорпцији.[4] Термин сорпција обухвата оба процеса, док је десорпција реверзни процес.

ИУПАЦ дефиниција

Повећање концентрације супстанце на граници кондензованог и течног или гасовитог слоја услед деловања површинских сила.

Напомена 1: Адсорпција протеина је од велике важности када је материјал у контакту са крвљу или телесним течностима. У случају крви, албумин, који је у великој мери предоминантан, се генерално прво адсорбује, а затим долази до прераспоређивања у корист других мањих протеина у складу са површинском афинитетом према избору по закону масе (Вроманов ефекат).

Напомена 2: Адсорбовани молекули су они који су отпорни на прање истим растварачем у случају адсорпције из раствора. Услови прања могу тако да модификују резултате мерења, посебно када је енергија интеракције ниска.[5]

Као и површински напон, адсорпција је последица површинске енергије. У расутом материјалу, све захтеве везивања (било да су јонски, ковалентни или метални) саставних атома материјала испуњавају други атоми у материјалу. Међутим, атоми на површини адсорбента нису у потпуности окружени другим атомима адсорбента и стога могу привући адсорбате. Тачна природа везивања зависи од детаља укључених врста, али процес адсорпције се генерално класификује као физиосорпција (карактеристична за слабе ван дер Валсове силе) или хемисорпција (карактеристична за ковалентно везивање). Може се појавити и због електростатичке привлачности.[6]

Адсорпција је оперативна у већини природних, биолошких и хемијских система, те је широко употријебљена у индустрији, као хетерогена катализа,[7][8] при пречишћавању вода, принцип активног угља итд. У аналитичкој хемији, нарочито у техникама попут хроматографије и измене јона, адсорпција игра важну улогу тако да од одабира селективно одређених адсорбенса, зависи крајњи резултат испитивања.

Основа адсорпције лежи у енергији површине материјала. У већини материјала, сви атоми и молекули имају одређене везе (било јонске, ковалентне или металне природе) са другим атомима и молекулама. Изузетак представљају атоми који се налазе на површини материјала, јер нису потпуно окружени са другим атомима. Из тог разлога, ти атоми имају афинитет (већи или мањи) да формирају везе с неким другим атомом који се нађе у близини.

Реч „адсорпција“ сковао је 1881. немачки физичар Хајнрих Кајзер (1853–1940).[9]

Изотерме[уреди | уреди извор]

Адсорпција гасова и растворених материја се обично описује помоћу изотерма, то јест, количина адсорбата на адсорбенту као функција његовог притиска (ако је гас) или концентрације (за растворене супстанце у течној фази) на константној температури. Адсорбована количина је скоро увек нормализована масом адсорбента да би се омогућило поређење различитих материјала. До данас је развијено 15 различитих модела изотерми.[10]

Адсорбенти[уреди | уреди извор]

Активни угаљ кориштен као адсорбент

Адсорбенти су обично материјали у форми праха, цеви или монолита са хидродинамичком величином својих честица између 0,5 и 10 mm. Потребно је да имају велику отпорност на абразију, високу термалну стабилност и мали пречник микропора, јер је капацитет адсорбента зависан од величине његове површине. Постоје различити типови индустријских адсорбената:

Захватање и складиштење угљеника[уреди | уреди извор]

Типични адсорбенти предложени за хватање и складиштење угљеника су зеолити и МОФ материјали.[11] Прилагођавање адсорбената чини их потенцијално атрактивном алтернативом за апсорпцију. Пошто се адсорбенти могу регенерисати променама температуре или притиска, овај корак може бити мање енергетски интензиван од метода апсорпционе регенерације.[12] Главни проблеми који су присутни у вези са трошковима адсорпције при хватању угљеника су: регенерација адсорбента, масени однос, растварач/МОФ, цена адсорбента, производња адсорбента, животни век адсорбента.[13]

У технологији побољшане сорпције воденог гаса (SEWGS), процес хватања угљеника пре сагоревања, заснован на чврстој адсорпцији, комбинује се са реакцијом померања воденог гаса (WГС) како би се произвела струја водоника под високим притиском.[14] Произведени CO2 ток се може складиштити или користити за друге индустријске процесе.[15]

Адсорпција протеина и сурфактаната[уреди | уреди извор]

Главни чланак: Протеинска адсорпција

Адсорпција протеина је процес који има фундаменталну улогу у области биоматеријала. Заиста, површине биоматеријала у контакту са биолошким медијима, као што су крв или серум, одмах су превучене протеинима. Дакле, живе ћелије немају директну интеракцију са површином биоматеријала, већ са адсорбованим протеинским слојем. Овај протеински слој посредује у интеракцији између биоматеријала и ћелија, преводећи физичка и хемијска својства биоматеријала на „биолошки језик“.[16] У ствари, рецептори ћелијске мембране се везују за биоактивна места протеинског слоја и ови догађаји везивања рецептор-протеин се трансдуцирају, кроз ћелијску мембрану, на начин који стимулише специфичне унутарћелијске процесе који затим одређују ћелијску адхезију, облик, раст и диференцијацију. На адсорпцију протеина утичу многа својства површине као што су квашење површине, хемијски састав површине[17] и морфологија површине нанометарске скале.[18] Адсорпција сурфактанта је сличан феномен, али користи молекуле сурфактанта уместо протеина.[19]

Референце[уреди | уреди извор]

  1. ^ „Глоссарy”. Тхе Броwнфиелдс анд Ланд Ревитализатион Тецхнологy Суппорт Центер. Архивирано из оригинала 18. 02. 2008. г. Приступљено 21. 12. 2009. 
  2. ^ „абсорптион (цхемистрy)”. Мемидеx (WордНет) Дицтионарy/Тхесаурус. Архивирано из оригинала 05. 10. 2018. г. Приступљено 2. 11. 2010. 
  3. ^ „абсорптион (цхемистрy)”. Мемидеx (WордНет) Дицтионарy/Тхесаурус. Архивирано из оригинала 2018-10-05. г. Приступљено 2010-11-02. 
  4. ^ Аткинс, П. W.; Де Паула, Јулио; Кеелер, Јамес (2018). Аткинс' Пхyсицал цхемистрy (Елевентх изд.). Оxфорд, Унитед Кингдом. ИСБН 978-0-19-876986-6. ОЦЛЦ 1020028162. 
  5. ^ Глоссарy оф атмоспхериц цхемистрy термс (Рецоммендатионс 1990). Пуре анд Апплиед Цхемистрy. 62. 1990. стр. 2167. ИСБН 978-0-9678550-9-7. дои:10.1351/голдбоок.А00155. 
  6. ^ Феррари, L.; Кауфманн, Ј.; Wиннефелд, Ф.; Планк, Ј. (2010). „Интерацтион оф цемент модел сyстемс wитх суперпластицизерс инвестигатед бy атомиц форце мицросцопy, зета потентиал, анд адсорптион меасурементс”. Ј. Цоллоид Интерфаце Сци. 347 (1): 15—24. Бибцоде:2010ЈЦИС..347...15Ф. ПМИД 20356605. дои:10.1016/ј.јцис.2010.03.005. 
  7. ^ Цзелеј, К.; Цwиека, К.; Курзyдлоwски, К.Ј. (мај 2016). „ЦО2 стабилитy он тхе Ни лоw-индеx сурфацес: Ван дер Wаалс цоррецтед ДФТ аналyсис”. Цаталyсис Цоммуницатионс. 80 (5): 33—38. дои:10.1016/ј.цатцом.2016.03.017. 
  8. ^ Цзелеј, К.; Цwиека, К.; Цолменарес, Ј.C.; Курзyдлоwски, К.Ј. (2016). „Инсигхт он тхе Интерацтион оф Метханол-Селецтиве Оxидатион Интермедиатес wитх Ау- ор/анд Пд-Цонтаининг Монометаллиц анд Биметаллиц Цоре@Схелл Цаталyстс”. Лангмуир. 32 (30): 7493—7502. ПМИД 27373791. дои:10.1021/ацс.лангмуир.6б01906. 
  9. ^ Каyсер, Хеинрицх (1881). „Üбер дие Вердицхтунг вон Гасен ан Оберфлäцхен ин ихрер Абхäнгигкеит вон Друцк унд Температур”. Аннален дер Пхyсик унд Цхемие. 248 (4): 526—537. Бибцоде:1881АнП...248..526К. дои:10.1002/андп.18812480404. . Ин тхис студy оф тхе адсорптион оф гасес бy цхарцоал, тхе фирст усе оф тхе wорд "адсорптион" аппеарс он паге 527: "Сцхон Сауссуре каннте дие беиден фüр дие Грöссе дер Адсорптион массгебенден Фацторен, ден Друцк унд дие Температур, да ер Ерниедригунг дес Друцкес одер Ерхöхунг дер Температур зур Бефреиунг дер порöсен Кöрпер вон Гасен бенутзте." ("Сауссауре алреадy кнеw тхе тwо фацторс тхат детермине тхе qуантитy оф адсорптион – [намелy,] тхе прессуре анд температуре – синце хе усед тхе лоwеринг оф тхе прессуре ор тхе раисинг оф тхе температуре то фрее тхе пороус субстанцес оф гасес.")
  10. ^ Фоо, К. Y.; Хамеед, Б. Х. (2010). „Инсигхтс инто тхе моделинг оф адсорптион исотхерм сyстемс”. Цхемицал Енгинееринг Јоурнал. 156 (1): 2—10. ИССН 1385-8947. дои:10.1016/ј.цеј.2009.09.013. 
  11. ^ Беренд, Смит; Реимер, Јефферy А; Олденбург, Цуртис M; Боург, Иан C (2014). Интродуцтион то царбон цаптуре анд сеqуестратион. Империал Цоллеге Пресс. ИСБН 9781306496834. 
  12. ^ D'Алессандро, Деанна M.; Смит, Беренд; Лонг, Јеффреy Р. (2010-08-16). „Царбон Диоxиде Цаптуре: Проспецтс фор Неw Материалс”. Ангеwандте Цхемие Интернатионал Едитион (на језику: енглески). 49 (35): 6058—82. ИССН 1521-3773. ПМИД 20652916. дои:10.1002/ание.201000431. 
  13. ^ Сатхре, Рогер; Масанет, Ериц (2013-03-18). „Проспецтиве лифе-цyцле моделинг оф а царбон цаптуре анд стораге сyстем усинг метал–органиц фрамеwоркс фор ЦО2 цаптуре”. РСЦ Адванцес. 3 (15): 4964. ИССН 2046-2069. дои:10.1039/Ц3РА40265Г. 
  14. ^ Јансен, Даниел; ван Селоw, Едwард; Цобден, Паул; Манзолини, Гиампаоло; Маццхи, Еннио; Газзани, Маттео; Блом, Рицхард; Хериксен, Партоw Пакдел; Беавис, Рицх; Wригхт, Андреw (2013-01-01). „СЕWГС Тецхнологy ис Ноw Реадy фор Сцале-уп!”. Енергy Процедиа (на језику: енглески). 37: 2265—2273. ИССН 1876-6102. дои:10.1016/ј.егyпро.2013.06.107. 
  15. ^ (Ериц) ван Дијк, Х. А. Ј.; Цобден, Паул D.; Лукасхук, Лилиана; де Wатер, Леон ван; Лундqвист, Магнус; Манзолини, Гиампаоло; Цормос, Цалин-Цристиан; ван Дијк, Цамиел; Манцусо, Луца; Јохнс, Јеремy; Беллqвист, Давид (2018-10-01). „СТЕПWИСЕ Пројецт: Сорптион-Енханцед Wатер-Гас Схифт Тецхнологy то Редуце Царбон Фоотпринт ин тхе Ирон анд Стеел Индустрy”. Јохнсон Маттхеy Тецхнологy Ревиеw (на језику: енглески). 62 (4): 395—402. ИССН 2056-5135. дои:10.1595/205651318X15268923666410. хдл:11311/1079169 Слободан приступ. 
  16. ^ Wилсон, ЦЈ; Цлегг, РЕ; Леавеслеy, DI; Пеарцy, МЈ (2005). „Медиатион оф Биоматериал-Целл Интерацтионс бy Адсорбед Протеинс: А Ревиеw”. Тиссуе Енгинееринг. 11 (1): 1—18. ПМИД 15738657. дои:10.1089/тен.2005.11.1. 
  17. ^ Сивараман Б.; Феарс К.П.; Латоур Р.А. (2009). „Инвестигатион оф тхе еффецтс оф сурфаце цхемистрy анд солутион цонцентратион он тхе цонформатион оф адсорбед протеинс усинг ан импровед цирцулар дицхроисм метход”. Лангмуир. 25 (5): 3050—6. ПМЦ 2891683 Слободан приступ. ПМИД 19437712. дои:10.1021/ла8036814. 
  18. ^ Сцопеллити, Пасqуале Емануеле; Боргоново, Антонио; Индриери, Марцо; Гиоргетти, Луца; Бонгиорно, Геро; Царбоне, Роберта; Подестà, Алессандро; Милани, Паоло (2010). Зханг, Схугуанг, ур. „Тхе еффецт оф сурфаце нанометре-сцале морпхологy он протеин адсорптион”. ПЛоС ОНЕ. 5 (7): е11862. Бибцоде:2010ПЛоСО...511862С. ПМЦ 2912332 Слободан приступ. ПМИД 20686681. дои:10.1371/јоурнал.поне.0011862 Слободан приступ. 
  19. ^ Цхерагхиан, Госхтасп (2017). „Евалуатион оф Цлаy анд Фумед Силица Нанопартицлес он Адсорптион оф Сурфацтант Полyмер дуринг Енханцед Оил Рецоверy”. Јоурнал оф тхе Јапан Петролеум Институте. 60 (2): 85—94. дои:10.1627/јпи.60.85 Слободан приступ. 

Литература[уреди | уреди извор]

  • Цусслер, Е. L. (1997). Диффусион: Масс Трансфер ин Флуид Сyстемс (2нд изд.). Неw Yорк: Цамбридге Университy Пресс. стр. 308-330. ИСБН 978-0-521-45078-2. 
  • Р.L. Нараyан и Т.С. Кинг: Хyдроген адсорптион статес он силица-суппортед Ру-Аг анд Ру-Цу биметаллиц цаталyстс инвестигатед виа мицроцалориметрy, Тхермоцхимица Ацта, 1998, вол. 312, нос.1-2, стр.105-114.
  • C. Зупанц, А. Хорнунг, О. Хинрицхсен и M. Мухлер: Тхе Интерацтион оф Хyдроген wитх Ру/МгО Цаталyстс, Јоурнал оф Цаталyсис, 2002, вол. 209, стр. 501-514.

Спољашње везе[уреди | уреди извор]

Адсорпција на Викимедијиној остави.
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Adsorpcija&oldid=27673754”