Абсорбент — класс веществ и материалов¶

Абсорбент — это вещество или материал, способный поглощать (адсорбировать) газы, пары или жидкие компоненты из окружающей среды за счёт поверхностного взаимодействия или проникновения в пористую структуру. Термин происходит от латинского absorbere — «поглощать». Абсорбенты применяются в промышленности, медицине, бытовой химии, экологии и лабораторной практике.

¶Механизм действия

Следует различать два процесса: адсорбцию — накопление вещества на поверхности адсорбента, и абсорбцию — поглощение вещества всем объёмом абсорбента. В бытовой и технической речи оба процесса часто объединяют под общим названием «абсорбция», однако в научной литературе термины разграничивают.

Основные механизмы связывания загрязняющих компонентов:

• физическая адсорбция (вандерваальсовые силы);
• химическая адсорбция (образование химических связей);
• ионный обмен;
• капиллярный эффект в порах материала;
• химическое связывание (например, нейтрализация кислот основаниями).

¶Классификация

По происхождению абсорбенты делят на:

• Минеральные — активированный уголь, цеолиты, силикагель, бентонитовые глины, перлит, вермикулит.
• Органические (природные) — торф, древесная зола, целлюлоза, крахмал, солома.
• Синтетические — полимерные сорбенты, акриловые гели, полимерные волокна.

По агрегатному состоянию:

• твёрдые (наиболее распространены);
• жидкие (растворы щелочей для поглощения кислых газов);
• газообразные (редко, в основном в лабораторных условиях).

По назначению:

• Промышленные — для очистки газов и жидкостей;
• Медицинские — для энтеросорбции;
• Бытовые — влагопоглотители, освежители воздуха;
• Лабораторные — для осушения газов и растворителей.

¶Основные виды

¶Активированный уголь

Наиболее известный и универсальный абсорбент. Получают из древесины, каменного угля, косточек фруктов и других углеродсодержащих материалов путём карбонизации с последующей активацией. Обладает развитой пористой структурой, удельная поверхность может достигать 1000–2000 м²/г. Применяется в противогазах, системах водоподготовки, медицине (при отравлениях), в промышленной фильтрации.

¶Силикагель

Пористый диоксид кремния с удельной поверхностью до 800 м²/г. Используется в качестве осушителя, индикатор влажности (с добавлением солей кобальта — синие гранулы меняют цвет на розовый при насыщении влагой). Применяется в упаковке техники, в лабораториях, при транспортировке грузов.

¶Цеолиты

Природные и синтетические алюмосиликаты с регулярной пористой структурой. Обладают свойством молекулярного сита — пропускают молекулы определённого размера. Применяются в газоразделении, водоподготовке, сельском хозяйстве.

¶Бентонитовые глины

Природные глины на основе монтмориллонита. Используются в бурении, металлургии, санитарии (в составе подгузников и гигиенических средств).

¶Полимерные сорбенты

Полимеры с функциональными группами, обеспечивающими избирательное связывание веществ. Применяются в хроматографии, медицине (гемосорбция), очистке сточных вод.

¶Применение

¶Промышленность

В нефтегазовой и химической промышленности абсорбенты используют для очистки природного газа от сероводорода и углекислоты, извлечения ценных компонентов из газовых смесей, осушения сжатого воздуха. В металлургии — для очистки отходящих газов.

¶Медицина

Энтеросорбенты — группа лекарственных средств, связывающих токсины и патогенные микроорганизмы в желудочно-кишечном тракте. К ним относятся активированный уголь, полисорб, энтеросгель, смекта. Показаны при пищевых отравлениях, аллергиях, интоксикациях различного происхождения.

¶Быт

Влагопоглотители (силикагель, хлорид кальция) используются для защиты от конденсата в упаковке, шкафах, хранилищах. Угольные фильтры для воды и воздуха — стандартное оборудование систем очистки.

¶Экология

Сорбенты применяют для ликвидации разливов нефти, очистки сточных вод, нейтрализации промышленных выбросов.

¶Характеристики

Основные параметры оценки абсорбентов:

¶История

Активированный уголь как адсорбент впервые был предложен для медицинских целей в начале XIX века. В 1813 году французский фармацевт Фелипп Платтнер опубликовал труд о применении угля для очистки веществ. Массовое промышленное производство силикагеля началось в 1920–1930-х годах в США и Германии. В СССР разработка отечественных сорбентов велась с 1930-х годов, в частности для целей газовой защиты.

¶Источники

• Большая медицинская энциклопедия
• Физическая химия: учебник для вузов
• Справочник по адсорбции и адсорбентам
• ГОСТ на методы испытаний сорбентов