Адсорбция процесі

Сорбция деп сұйық және газтектес заттардың қатты және сұйық фазада  таңдалып жұтылуын айтады.Сорбцияның пайда болу себебі фазаның бөліну шегіндегі физикалық және химиялық процестерге болып табылады.Сондықтан қатты фазаның беті неғұрлым үлкен болса, сорбция да соғұрлым үлкен болады. Адсорбция деп берілген компоненттің беткі қабаттағы заттарының ішкі қабаттағы заттарымен  салыстырғандағы құрамының өзгеруі.   Адсорбция – әрдайым шығынды беткі энергия болатын  екі фаза бөлімінде өздігінен пайда болатын  процесс.  Адсорбция процесі  молекулалық адсорбция және ионды-алмасу адсорбциясы депекіге ажыратылады. Молекулалық адсорбция  - еріген заттардың  молекуласымен қатар еріткіштің де молекулалары адсорбцияланады. Ионды-алмасу адсорбциясы  - ерітіндідегі таңдаулы бір электролит  ионының   жұтылуы кезінде жүреді.Бұл процесс  осы адсорбция бетіндегі  басқа бір ионды ығыстырып шығарумен қатар жүреді.

Адсорбция процесі жүретін зат адсорбент, ал жұтылатын зат – адсорбат деп аталады. Адсорбенттің бетінде жинақталған алмастырылатын иондар жұтылған комплекс  деп аталады. Адсорбаттың  адсорбентте еруі, яғни бетінен   ішіне  көшуі абсорбция деп аталады.  

Одан басқа физикалық және химиялық сорбция түрлері ажыратылады. Физикалық  сорбция  электростатикалық күштерге негізделген, бұл кезде сорбталатын зат өзінің жеке химиялық  қабілетін  сақтайды. Химиялық  сорбция кезінде (хемосорбция) сорбент пен сорбталатын заттың   байланысы химиялық реакциямен жүреді. Ол процесс олардың арасында беткі химиялық қосылыстың пайда болуына әкеледі.Физикалық сорбция қайтымды процесс. Ол әдетте десорбция процесімен қатар жүреді. Ал химиялық   сорбция әдетте қайтымды емес процесс.

Екідайлы металдардың оксидтар мен гидроксидтарға(әсіресе алюминий, темір және марганец)  адсорбциясын  беткі құбылыстарды зерттейтін химиктар толық зерттеген. Өте төмен рН кезінде  адсорбция жоққа жақын, ал жоғары рН кезінде барлық катиондар қатты адсорбцияланатыны анықталған. Әрбір катионға және әрбір субстратқа рН-тың тар диапазоны бар.Р.Джеймс және Т. Хили  әр түрлі металдардың силикаттарға адсорбциялық мүмкіншілігі  өзгеретін рН-тың интервалдарын анықтаған.(сурет  2,10). рН-тың жоғары мағынасында  металдардың жоғары адсорбциондық мүмкіншілігі неліктен қышқыл  топырақта өсімдікке қажет шашылған элементтердің  жетіспеушілігі байқалатының түсіндіреді.

 Адсорбция кез- келген қатты заттың бетінде жүреді. Бірақ тау жыныстарының адсорбционды мүмкіншілігі тек қана коллоидты бөлщектердің болуына байланысты. Себебі тым үлкен бөлшектер жұтылу процессіне қатыспайды және химиялық тұрғыдан белсенділігі төмен болып табылады.Әр түрлі иондардың адсорбцияға икемділігі әр түрлі және жалпы ионның зарядына және оның радиусына пропорционал. Ионның гидратация энергиясы төмен болған сайын оның электростатикалық сорбцияға мүмкіншілігі артады. Сондықтан гидратация энергиясы азайған сайын ионның сорбталу мүмкіншілігі өседі.Бұл қатынаста бірвалентті оң иондар  Cs+>Rb+>K+>Na+>Li+  қатарын түзеді; еківалентті иондар – Ba2+>Sr2+>Ca2+>Mg2+ қатарын түзеді;  бірвалентті теріс иондар I->Br-> Cl->F->OH-  қатарын түзеді және т.б.

Адсорбция  бірнеше сыртқы орта құрамымен анықталады. Марганецтың сулы оксиді жоғары абсорбция сыйымдылығымен  және  жоғары адсорбционды ауыр металдарға жақындығымен  сипатталады.  Марганец пен темірдің оксидтерінің металдарды адсорбциялау қабілеті ағынды суды тазалауда пайдаланылады.

Табиғи судағы адсорбцияның концентрацияға қатыстылығы тікелей:ионның концентрациясы неғұрлым көп болса , адсорбциялану мүмкіндігі соғұрлым көбеюі мүмкін. Адсорбция нәтижесінде судың құрамы өзгереді, катиондарының азаюы жүреді, жалпы минералдану дәрежесінің төмендеуі және ионды құрамының өзгеруі жүреді.

Жерасты сулары үшін олардың химиялық құрамы әр түрлі болғандығы  породаларда сорбталатын(әсіресе кальций, магний, натрий)  белгілі бір катиондар ие.

Ионалмасу процессі сорбционды процестерінің алуантүрлілігі болып табылады.Бұл процесс адсорбенттегі ерітіндіге салынған электролит жұтылған катиондар жиыны бар кезде пайда болады. Бұл кезде ерітіндідегі және жұтылған комплекстегі  иондар арасында алмасу жүріп отырады.Жоғары алмасу қабілеті монтмориллонитте. Ал  каолинитте керісінше біршама төмен. Ионды алмасу – шекті белгіленген тепе-теңдікке дейін ағатын өздігінен пайда болатын процесс. Ол породаның бетіндегі сонымен қатар көлемдегі иондарды қозғайды.