Абсорбция — поглощение веществ¶

Абсорбция — это процесс поглощения одного вещества другим, при котором поглощающее тело (адсорбент) удерживает молекулы или атомы поглощаемого вещества (адсорбата) на своей поверхности или в своём объёме. Термин происходит от латинского absorbeo — «поглощаю, впитываю». В широком смысле абсорбцией называют любое поглощение газа или жидкости твёрдым телом либо жидкостью; в узком физико-химическом значении различают абсорбцию (поглощение в объёме) и адсорбцию (поглощение на поверхности).

¶Основные понятия

При абсорбции поглощающее вещество (абсорбент) захватывает компоненты из газовой или жидкой фазы. Если поглощение происходит по всему объёму абсорбента — это объёмная абсорбция; если только на поверхности — поверхностная абсорбция, или адсорбция. На практике оба процесса часто протекают одновременно.

Абсорбция обратима: при изменении условий (нагревании, снижении давления) поглощённое вещество может высвобождаться. Этот обратный процесс называется десорбцией. Совокупность «абсорбция — десорбция» лежит в основе многих промышленных методов разделения газов и жидкостей.

¶Физическая сущность процесса

Абсорбция сопровождается выделением теплоты (процесс экзотермический) и изменением объёма системы. Скорость и полнота поглощения зависят от:

• природы абсорбента и абсорбата;
• температуры (повышение температуры, как правило, снижает растворимость газов);
• давления (для газов — чем выше давление, тем интенсивнее поглощение);
• концентрации поглощаемого компонента;
• наличия и величины контакта между фазами (площади поверхности раздела).

Для газо-жидкостных систем абсорбция описывается законом Генри: растворимость газа в жидкости пропорциональна его парциальному давлению над жидкостью. Для жидких систем применим закон распределения Нернста.

¶Классификация

По агрегатному состоянию поглощающей и поглощаемой фазы различают:

По характеру взаимодействия выделяют физическую абсорбцию (без химических превращений, обратимая) и химическую абсорбцию (с образованием новых веществ, часто необратимая).

¶Промышленное применение

Абсорбция широко используется в химической, нефтегазовой, пищевой и металлургической промышленности:

• Очистка газов. Улавливание сероводорода, диоксида серы, оксидов азота из дымовых газов щелочными или кислотными растворами.
• Получение чистых газов. Отделение CO₂ от смесей газов, осушка сжатого воздуха.
• Холодильная техника. Абсорбционные холодильные установки, где хладагент (аммиак) абсорбируется растворителем (водой).
• Биология и медицина. Впитывание жидкостей и газов кишечником, применение активированного угля как адсорбента при отравлениях.
• Пищевая промышленность. Абсорбция ароматических веществ, насыщение напитков углекислым газом.

¶Абсорбция и адсорбция: в чём разница

Часто эти термины употребляют как синонимы, однако между ними есть принципиальное различие. Адсорбция — поверхностный процесс: молекулы удерживаются только на границе раздела фаз. Абсорбция — объёмный: вещество проникает вглубь абсорбента. Пример адсорбции — удержание газов активированным углём; пример абсорбции — растворение аммиака в воде. В ряде случаев адсорбция является стадией, предшествующей абсорбции.

¶Абсорбция в организме человека

В физиологии абсорбцией называют процесс всасывания питательных веществ, воды и электролитов из просвета пищеварительного тракта в кровь и лимфу. Основная абсорбция происходит в тонком кишечнике, где слизистая оболочка образует складки, ворсины и микроворсины, многократно увеличивающие поглощающую поверхность (до 200 м²). Нарушение абсорбции (мальабсорбция) приводит к дефициту питательных веществ и лежит в основе ряда заболеваний желудочно-кишечного тракта.

Источники:

• Химическая энциклопедия, т. 1.
• Романков П. Г. Физическая химия.
• Лазарев Б. Д., Лазарев Л. Б. Курс общей химии.
• Мензбировская М. А. Биофизика.
• ГОСТ 29314-94. Поглощающие устройства.