Absorpcja
Absorpcja (łac. absorbere = wchłaniać, łac. absorptio – pochłanianie) to termin z dziedziny chemii fizycznej, który odnosi się do procesu przenikania jednej substancji (cząsteczek, atomów lub jonów) do innej substancji tworzącej jakąkolwiek fazę ciągłą, taką jak gaz, ciecz czy ciało stałe.
Warto zaznaczyć, że absorpcja nie jest tym samym, co adsorpcja, która jest zjawiskiem zachodzącym na powierzchni. Procesy absorpcji, adsorpcji oraz wymiana jonowa są wspólnie określane jako procesy sorpcji.
Mechanizm absorpcji polega na podziale absorbowanego składnika pomiędzy dwie fazy (ośrodki) objętościowe. Stan równowagi w podziale składnika między fazy opisuje prawo podziału Nernsta, a w szczególnym przypadku dla układu gaz/ciecz – prawo Henry’ego.
Zjawiska absorpcji są powszechnie obecne w naturze, na przykład oddychanie to proces absorpcji tlenu przez krew. Proces ten jest również wykorzystywany na dużą skalę w technologiach przemysłowych. Stanowi on kluczowy mechanizm w oczyszczaniu związków chemicznych przez ekstrakcję. Jest to proces dyfuzyjny, który zachodzi podczas kontaktu cieczy z gazem zawierającym składnik, który chcemy usunąć. Składnik gazowy, który jest pochłaniany przez ciecz, określa się mianem absorbat, natomiast ciecz, która pochłania dany składnik, nazywana jest absorbentem. W chemii najczęściej mamy do czynienia z absorpcją jednej substancji (absorbat) przez (absorbent) znajdujących się w jednej fazie oraz z absorpcją promieniowania (elektromagnetycznego, korpuskularnego, fal akustycznych) przez różne substancje.
Absorpcja polega na pochłanianiu całej objętości przez absorbent, którym najczęściej jest ciecz (rzadziej ciało stałe, na przykład gazowy wodór pochłaniany przez pallad), absorbująca gazy lub inne ciecze. Dzięki metodzie absorpcji można na przykład oczyszczać gazy, selektywnie pochłaniając niepożądane składniki (np. tlenki siarki, które są pochłaniane w roztworze wodorotlenku wapnia). Proces ten wiąże się z reakcjami chemicznymi pomiędzy absorbatem a absorbentem.
Proces absorpcji przeprowadza się w absorberach, zazwyczaj w niskich temperaturach, co przyspiesza cały proces dzięki obniżeniu prężności par pochłanianego składnika nad cieczą.
Fizykochemiczne podstawy procesu
Absorpcja w laboratorium
Absorpcja jest jedną z kluczowych technik stosowanych w analizach zanieczyszczenia powietrza lub odlotowych gazów przemysłowych. Zanieczyszczenia zawarte w gazach są pochłaniane przez roztwory sorpcyjne, które są dostosowane do chemicznych właściwości oznaczanych związków chemicznych (często po absorpcji zachodzą reakcje chemiczne). W tym celu wykorzystuje się zestawy płuczek laboratoryjnych, zazwyczaj barbotażowych (gdzie drobne pęcherzyki gazu przepływają przez warstwę cieczy), co umożliwia zatrzymanie całej ilości oznaczanego związku zawartej w danej objętości gazu, który przepuszczany jest przez płuczkę/płuczki.
Absorpcja w technice
W inżynierii oraz technologii chemicznej procesy absorpcji są realizowane w różnych typach absorberów, których budowa umożliwia odpowiednie zwiększenie powierzchni wymiany masy. W tym kontekście wyróżniamy m.in. absorbery:
- rozpryskowe – gdzie absorbent jest rozpylany w fazie gazowej,
- kolumnowe (ze zraszanym wypełnieniem lub różnymi typami półek przelewowych),
- barbotażowe – gaz barbotuje przez warstwę absorbentu.
Absorpcja w hydrologii
W hydrogeologii absorpcja odnosi się najczęściej do procesu wchłaniania gazów przez wody podziemne, gdzie gaz rozpuszcza się równomiernie.
Przypisy
Bibliografia
Chemia, Małgorzata M. Wiśniewska (red.), Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 2001 (Encyklopedia dla Wszystkich), ISBN 83-204-2590-5. Brak numerów stron w książce.