Question
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C'est quoi la capacité de l'adsorption ? Comment la quantifier?
1 Réponse
La capacité d'adsorption désigne la quantité maximale d'un adsorbat (gaz ou liquide) qu'un matériau adsorbant peut retenir sur sa surface par unité de masse ou de volume à une température et une pression données. Elle est fondamentale dans le domaine de la séparation et de la purification des composés, ainsi que dans les processus de catalyse et de stockage d'énergie.
Pour quantifier la capacité d'adsorption, plusieurs méthodes sont utilisées en fonction du système étudié et des conditions opératoires. Voici quelques-unes des méthodes les plus courantes :
1. Isothermes d'adsorption : Les isothermes d'adsorption sont des courbes qui représentent la relation entre la quantité d'adsorbat adsorbée et sa pression (ou concentration) à température constante. La forme la plus courante d'isotherme est celle de Langmuir ou de Freundlich, qui sont des modèles empiriques ou semi-empiriques décrivant l'adsorption sur des surfaces. La capacité d'adsorption est souvent déterminée par l'extrapolation de ces isothermes à une pression de saturation ou à une concentration maximale.
2. Méthode BET (Brunauer-Emmett-Teller) : La méthode BET est une généralisation de l'isotherme de Langmuir pour les adsorbants multicouches. Elle est largement utilisée pour estimer la surface spécifique des matériaux poreux en utilisant l'adsorption d'azote à basse température (généralement 77K, la température de l'azote liquide). La capacité d'adsorption peut être calculée à partir de la quantité adsorbée à un point spécifique de l'isotherme BET ou à une pression relative donnée.
3. Techniques gravimétriques : Dans les méthodes gravimétriques, on mesure directement la masse de l'adsorbat capturé par l'adsorbant. Ces mesures sont souvent effectuées en utilisant des balances très sensibles capables de détecter de très faibles variations de masse.
4. Techniques volumétriques : Les méthodes volumétriques mesurent la diminution du volume ou de la pression d'un gaz en présence d'un adsorbant. La capacité d'adsorption est déduite à partir du volume de gaz adsorbé.
5. Spectroscopie et autres techniques analytiques : Certaines techniques analytiques telles que la spectroscopie infrarouge (FTIR), la résonance magnétique nucléaire (RMN) ou la calorimétrie peuvent être utilisées pour estimer la quantité d'un adsorbat lié à un adsorbant.
La capacité d'adsorption dépend fortement de la nature de l'adsorbant (par exemple, charbon actif, zéolithes, silices mésoporeuses, MOFs – Metal-Organic Frameworks) et de l'adsorbat, ainsi que des conditions externes comme la température et la pression. Des produits commerciaux comme le charbon actif sont fréquemment employés pour l'adsorption en raison de leur grande surface spécifique et de leur porosité élevée, qui confèrent une capacité d'adsorption importante.
Pour quantifier la capacité d'adsorption, plusieurs méthodes sont utilisées en fonction du système étudié et des conditions opératoires. Voici quelques-unes des méthodes les plus courantes :
1. Isothermes d'adsorption : Les isothermes d'adsorption sont des courbes qui représentent la relation entre la quantité d'adsorbat adsorbée et sa pression (ou concentration) à température constante. La forme la plus courante d'isotherme est celle de Langmuir ou de Freundlich, qui sont des modèles empiriques ou semi-empiriques décrivant l'adsorption sur des surfaces. La capacité d'adsorption est souvent déterminée par l'extrapolation de ces isothermes à une pression de saturation ou à une concentration maximale.
2. Méthode BET (Brunauer-Emmett-Teller) : La méthode BET est une généralisation de l'isotherme de Langmuir pour les adsorbants multicouches. Elle est largement utilisée pour estimer la surface spécifique des matériaux poreux en utilisant l'adsorption d'azote à basse température (généralement 77K, la température de l'azote liquide). La capacité d'adsorption peut être calculée à partir de la quantité adsorbée à un point spécifique de l'isotherme BET ou à une pression relative donnée.
3. Techniques gravimétriques : Dans les méthodes gravimétriques, on mesure directement la masse de l'adsorbat capturé par l'adsorbant. Ces mesures sont souvent effectuées en utilisant des balances très sensibles capables de détecter de très faibles variations de masse.
4. Techniques volumétriques : Les méthodes volumétriques mesurent la diminution du volume ou de la pression d'un gaz en présence d'un adsorbant. La capacité d'adsorption est déduite à partir du volume de gaz adsorbé.
5. Spectroscopie et autres techniques analytiques : Certaines techniques analytiques telles que la spectroscopie infrarouge (FTIR), la résonance magnétique nucléaire (RMN) ou la calorimétrie peuvent être utilisées pour estimer la quantité d'un adsorbat lié à un adsorbant.
La capacité d'adsorption dépend fortement de la nature de l'adsorbant (par exemple, charbon actif, zéolithes, silices mésoporeuses, MOFs – Metal-Organic Frameworks) et de l'adsorbat, ainsi que des conditions externes comme la température et la pression. Des produits commerciaux comme le charbon actif sont fréquemment employés pour l'adsorption en raison de leur grande surface spécifique et de leur porosité élevée, qui confèrent une capacité d'adsorption importante.
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Postée le : lundi 12 février 2024
c'est quoi la capacité de l'adsorption ?
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