La sostanza chimica con CAS numero 79 - 10 - 7 è acido acetico. L'acido acetico è un composto chimico ben noto e ampiamente usato con una ricca storia di applicazioni in vari settori. Come fornitore di CAS: 79 - 10 - 7, in questo blog approfondirò le proprietà di adsorbimento.
Introduzione generale all'acido acetico
L'acido acetico, noto anche come acido etanoico, è un semplice acido carbossilico. Ha la formula chimica (ch_ {3} cooh). A temperatura ambiente, l'acido acetico puro (acido acetico glaciale) è un liquido incolore con un odore pungente. È miscibile con acqua, etanolo e altri solventi polari. L'acido acetico è un importante chimico industriale, utilizzato nella produzione di monomero acetato di vinile, anidride acetica e derivati estere. Ha anche applicazioni nell'industria alimentare come agente aromatizzato e conservante, nell'industria tessile per la tintura e la finitura e nell'industria farmaceutica.
Meccanismi di adsorbimento dell'acido acetico
Adsorbimento fisico
L'adsorbimento fisico, noto anche come fissorbimento, è un processo in cui le molecole di acido acetico sono attratte dalla superficie di un adsorbente attraverso forze intermolecolari deboli come forze di van der Waals e legame idrogeno. Le forze di Van der Waals includono forze di dispersione di Londra, interazioni dipolo - dipolo e interazioni di dipolo indotte da dipolo.
Ad esempio, su un materiale poroso come il carbonio attivo, le molecole di acido acetico possono essere fisicamente adsorbite. Il carbonio attivo ha una grande superficie e una struttura altamente porosa. Le regioni non polari della superficie del carbonio attivo possono interagire con la parte non polare della molecola di acido acetico ((CH_ {3})) attraverso le forze di dispersione di Londra. Allo stesso tempo, il gruppo carbonilico polare ((c = O)) e il gruppo idrossilico ((O - H)) in acido acetico possono formare legami idrogeno con gruppi funzionali polari sulla superficie del carbonio attivo, come gruppi idrossilici o gruppi carbossilici.
Il processo di adsorbimento è generalmente reversibile. Quando la temperatura viene aumentata, l'energia cinetica delle molecole di acido acetico aumenta e le forze intermolecolari deboli vengono superate, portando al desorbimento delle molecole di acido acetico dalla superficie adsorbente.
Adsorbimento chimico
L'adsorbimento chimico, o chemisorbimento, comporta la formazione di legami chimici tra molecole di acido acetico e superficie adsorbente. Questo processo è spesso irreversibile o reversibile solo in condizioni estreme.
Su superfici di ossido di metallo, come ossido di alluminio ((al_ {2} o_ {3})), l'acido acetico può reagire chimicamente. L'idrogeno acido nell'acido acetico può reagire con gli atomi di ossigeno di base sulla superficie dell'ossido di metallo. Ad esempio, può verificarsi la seguente reazione:
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In questa reazione, un complesso in alluminio acetato si forma sulla superficie dell'ossido di alluminio. Questo tipo di adsorbimento chimico può cambiare significativamente le proprietà superficiali dell'adsorbente e la natura dell'acido acetico adsorbito.
Fattori che influenzano l'adsorbimento dell'acido acetico
Temperatura
Come accennato in precedenza, la temperatura ha un impatto significativo sull'adsorbimento sia fisico che chimico. Nell'adsorbimento fisico, un aumento della temperatura porta generalmente a una diminuzione della capacità di adsorbimento. Questo perché l'aumento dell'energia cinetica delle molecole di acido acetico rende più facile staccarsi dalle deboli forze intermolecolari che li tengono sulla superficie adsorbente.
Nell'adsorbimento chimico, l'effetto della temperatura è più complesso. A basse temperature, la velocità di reazione tra acido acetico e adsorbente può essere troppo lenta per avere un significativo adsorbimento chimico. All'aumentare della temperatura, la velocità di reazione aumenta e la capacità di adsorbimento può aumentare fino a un certo punto. Tuttavia, se la temperatura è troppo alta, i legami chimici formati durante il chimico possono rompersi, portando a una diminuzione della capacità di adsorbimento.
Pressione
Per l'adsorbimento fisico, un aumento della pressione di solito porta ad un aumento della capacità di adsorbimento. Secondo le teorie dell'isoterma di adsorbimento solido, come l'isoterma di Langmuir e l'isoterma di Freundlich, a una temperatura costante, la quantità di gas (in questo caso, vapore di acido acetico) adsorbito su una superficie solida è proporzionale alla pressione parziale del gas. All'aumentare della pressione, sono disponibili più molecole di acido acetico per interagire con la superficie adsorbente, con conseguente maggiore quantità di adsorbimento.
Nell'adsorbimento chimico, l'effetto della pressione è meno semplice. Se la reazione chimica tra acido acetico e adsorbente comporta reagenti di fase gas, un aumento della pressione può aumentare la velocità di reazione e la capacità di adsorbimento. Tuttavia, se la reazione è limitata da altri fattori come la disponibilità di siti reattivi sulla superficie adsorbente, l'effetto della pressione può essere meno significativo.
Proprietà superficiali dell'adsorbente
La superficie, la distribuzione delle dimensioni dei pori e la chimica superficiale degli adsorbenti svolgono ruoli cruciali nell'adsorbimento dell'acido acetico. Una superficie più ampia fornisce più siti per le molecole di acido acetico da adsorb. Ad esempio, il carbonio attivo con una superficie elevata (fino a (1000 - 2000 m^{2}/g)) può assorbire una quantità relativamente grande di acido acetico rispetto a un materiale con una superficie inferiore.
Anche la distribuzione delle dimensioni dei pori è importante. Se la dimensione dei pori dell'adsorbente è troppo piccola, le molecole di acido acetico potrebbero non essere in grado di entrare nei pori, riducendo l'effettiva superficie disponibile per l'adsorbimento. D'altra parte, se la dimensione dei pori è troppo grande, l'interazione tra le molecole di acido acetico e le pareti dei pori può essere debole, con conseguente minore capacità di adsorbimento.
La chimica superficiale dell'adsorbente influisce sul tipo di adsorbimento. Una superficie con gruppi funzionali polari può migliorare l'adsorbimento fisico attraverso il legame idrogeno e le interazioni dipolo - dipolo. Una superficie con siti reattivi può promuovere l'adsorbimento chimico. Ad esempio, una superficie di ossido di metallo con siti di base può reagire con acido acetico per formare legami chimici.
Applicazioni relative all'adsorbimento dell'acido acetico
Purificazione dell'aria
L'acido acetico è talvolta presente nei gas di rifiuti industriali, specialmente nelle industrie chimiche e alimentari. I processi di adsorbimento possono essere utilizzati per rimuovere l'acido acetico dall'aria. I filtri a carbone attivati sono comunemente utilizzati nei sistemi di purificazione dell'aria. L'adsorbimento fisico dell'acido acetico sul carbonio attivo può ridurre efficacemente la concentrazione di acido acetico nell'aria, migliorando la qualità dell'aria nei luoghi di lavoro e negli ambienti interni.
Trattamento delle acque reflue
Nelle acque reflue da industrie come tessile, chimica e trasformazione alimentare, può essere presente acido acetico. Gli adsorbenti possono essere utilizzati per rimuovere l'acido acetico dalle acque reflue. Ad esempio, le resine di scambio ioni possono essere utilizzate per l'adsorbimento dell'acido acetico. I gruppi acidi nell'acido acetico possono scambiarsi con i gruppi funzionali sulla resina ionica, che porta alla rimozione dell'acido acetico dalle acque reflue.
I nostri prodotti e offerte
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Riferimenti
- Lowell, S., Shields, JE, Thomas, MA e Thommes, M. (2013). Caratterizzazione di solidi e polveri porose: superficie, dimensioni dei pori e densità. Springer.
- Rouquerol, F., Rouquerol, J., & Sing, K. (1999). Adsorbimento da polveri e solidi porosi: principi, metodologia e applicazioni. Academic Press.
- Thomas, HC (1996). Fondamenti di adsorbimento. Imperial College Press.