1. סקירה כללית של תהליך הפרדת ספיחה
ספיחה פירושה שכאשר נוזל (גז או נוזל) נמצא במגע עם חומר נקבובי מוצק, מרכיב אחד או יותר בנוזל מועבר אל פני השטח החיצוניים של החומר הנקבובי והמשטח הפנימי של המיקרו-נקבוביות כדי להעשיר על משטחים אלו. יוצרים שכבה מונומולקולרית או תהליך שכבת רב מולקולות.
הנוזל הנספג נקרא אדסורבט, והחלקיקים המוצקים הנקבוביים עצמם נקראים הסופח.
בשל התכונות הפיזיקליות והכימיות השונות של האדסורבט והסופח, גם יכולת הספיגה של הסופח עבור ספחים שונים שונה.עם סלקטיביות ספיחה גבוהה, ניתן להעשיר את מרכיבי שלב הספיחה ושלב הספיגה, על מנת לממש את הפרדת החומרים.
2. תהליך ספיחה/ספיגה
תהליך ספיחה: זה יכול להיחשב כתהליך של ריכוז או כתהליך של נזילות.לכן, ככל שהטמפרטורה נמוכה יותר והלחץ גבוה יותר, כושר הספיחה גדל.עבור כל הסופחים, הגזים הנספגים בקלות רבה יותר (נקודת רתיחה גבוהה יותר) נספגים יותר, והגזים הפחות מנוזלים (נקודת רתיחה נמוכה יותר) נספגים נמוכים יותר.
תהליך ספיגה: זה יכול להיחשב כתהליך של גיזוז או נידוף.לכן, ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר והלחץ נמוך יותר, הספיחה מלאה יותר.עבור כל הסופגים, גזים נוזליים יותר (נקודת רתיחה גבוהה יותר) נוטים פחות להיספג, וגזים פחות נוזליים (נקודת רתיחה נמוכה יותר) נספגים בקלות רבה יותר.
3. עקרון הפרדת הספיחה וסיווגו
ספיחה מחולקת לספיחה פיזית וספיחה כימית.
עקרון הפרדת ספיחה פיזיקלית: ההפרדה מושגת על ידי שימוש בהבדל בכוח הספיחה (כוח ואן דר ואלס, כוח אלקטרוסטטי) בין אטומים או קבוצות על פני השטח המוצקים לבין מולקולות זרות.גודל כוח הספיחה קשור למאפיינים של הסופח וגם של הסופח.
העיקרון של הפרדת ספיחה כימית מבוסס על תהליך הספיחה בו מתרחשת תגובה כימית על פני השטח של סופח מוצק לשילוב בין הסופח והסופח בקשר כימי, ולכן הסלקטיביות חזקה.הספיגה הכימית היא בדרך כלל איטית, יכולה ליצור רק חד-שכבה והיא בלתי הפיכה.
4. סוגי סופחים נפוצים
חומרי הספיחה הנפוצים כוללים בעיקר: נפות מולקולריות, פחם פעיל, סיליקה ג'ל ואלומינה פעילה.
מסננת מולקולרית: יש לה מבנה ערוץ מיקרו-נקבי רגיל, עם שטח פנים ספציפי של כ-500-1000 מ"ר/ג', בעיקר מיקרו-נקבוביות, ופיזור גודל הנקבוביות הוא בין 0.4-1 ננומטר.ניתן לשנות את מאפייני הספיחה של נפות מולקולריות על ידי התאמת מבנה המסננת המולקולרית, הרכב וסוג הקטיונים הנגדיים.מסננות מולקולריות מסתמכות בעיקר על מבנה הנקבוביות האופייני ושדה הכוח של קולומב בין הקטיון המאוזן למסגרת המסננת המולקולרית כדי ליצור ספיחה.יש להם יציבות תרמית והידרותרמית טובה והם נמצאים בשימוש נרחב בהפרדה וטיהור של שלבי גז ונוזל שונים.לסופח יש מאפיינים של סלקטיביות חזקה, עומק ספיחה גבוה ויכולת ספיחה גדולה בשימוש;
פחם פעיל: יש לו מבנה מיקרו-נקביות ומזופורי עשיר, שטח הפנים הספציפי הוא כ-500-1000 מ"ר/ג', והתפלגות גודל הנקבוביות היא בעיקר בטווח של 2-50 ננומטר.פחמן פעיל מסתמך בעיקר על כוח ואן דר ואלס שנוצר מהאדסורבט ליצירת ספיחה, והוא משמש בעיקר לספיחת תרכובות אורגניות, ספיחה והסרה של חומרים אורגניים פחמימנים כבדים, דאודורנט וכו';
סיליקה ג'ל: שטח הפנים הספציפי של סופחים מבוססי סיליקה ג'ל הוא כ-300-500 מ"ר/ג', בעיקר מזופוריים, עם התפלגות גודל נקבוביות של 2-50 ננומטר, והמשטח הפנימי של הנקבוביות עשיר בקבוצות הידרוקסיל פני השטח.הוא משמש בעיקר לייבוש ספיחה וספיחה בתנופת לחץ לייצור CO₂ וכו';
אלומינה פעילה: שטח הפנים הספציפי הוא 200-500 מ"ר לגרם, בעיקר מזופורות, והתפלגות גודל הנקבוביות היא 2-50 ננומטר.הוא משמש בעיקר בייבוש והתייבשות, טיהור גזי פסולת חומצי וכו'.
