مهمترین خصوصیت جسم جاذب سطح کل آن است. معمولاً اجسام جاذب دارای خلل و فرج زیادی در سطح هستند و دانههایی به شکل کروی و یا نامنظم دارند. در هر حال هر چه ذرات جسم جاذب کوچکتر باشند، سریعتر در تماس با فاز سیال قرار میگیرند و سرعت انجام فرایند بیشترخواهد بود. برای مواد متخلخل نظیر کربن فعال، ریز کردن ذرات بزرگ میتواند در بیشتر موارد میزان جذب را افزایش دهد.
اندازه مولکولهای جزء جذب شونده
با توجه به اینکه مولکول جزء جذب شونده در مسیر خود تا جذب کامل باید از سوراخهای بسیار ریز موجود بر روی سطح جسم عبور کند، بنابراین اندازه مولکولها میتواند نقش عمدهای در سرعت انجام فرایند و میزان آن ایفا کند. به عبارت دیگر برای جذب شدن مولکول، لازم است که قطر مولکول از قطر خلل و فرج جسم جاذب کوچکتر باشد. هر چه مولکول کوچکتر باشد راحتتر وسریعتر میتواند وارد خلل و فرج جسم جاذب شود.
حلالیت ماده جذب شونده
در جذب سطحی حلالیت ماده جذب شونده یک فاکتور کنترل کننده برای تعادل جذب میباشد. مقدار جذب با کاهش قابلیت انحلال ماده افزایش مییابد. تاثیری که حلالیت روی جذب میگذارد بر اساس اتصال بین ماده جذب شونده و حلال تفسیر میشود که هر چقدر این اتصال قویتر باشد مقدار جذب کمتر خواهد بود.
اثر وزن و شکل و ساختمان مولکولی جسم جذب شونده
تاثیر این عوامل را میتوان به شکل زیر خلاصه کرد:
الف) افزایش طول زنجیرهها در ترکیبات آلی سبب کاهش حلالیت و زیاد شدن میزان جذب میشود.
ب) مواد با شاخههای جانبی معمولاً بیشتر از مواد با شاخههای مستقیم جذب میشوند.
ج) محلولهای شدیداً یونی از قابلیت جذب کمتری نسبت به محلولهای یونی ضعیف برخوردارند.
د) اندازه مولکولی در جذب مواد آلی مهم میباشد. مولکولهای بزرگ قابلیت جذب بیشتری از مولکولهای کوچکتر با طبیعت شیمیایی یکسان دارند و سرعت جذب را افزایش میدهند. البته این در حالی است که اندازه مولکولها به حدی نباشد که حفرههای موجود در جاذب را مسدود نماید.
و) گروه های استخلافی روی ماده جذب شونده نیز بر جذب اثر میگذارند که اثرات آنها در جدول(۲-۱) آمده است.
جدول(۲-۱)اثر گروه های استخلافی بر روی ماده جذب شونده
آمینو | کاهش در جذب و یا عدم جذب برخی گروه های آمینو اسیدی |
کربونیل | اثرات متنوعی |
باند دوگانه | اثرات متنوعی |
هالوژن | اثرات متغیر |
سولفونیک | کاهش جذب |
نیترو | اغلب افزایش جذب |
درجه حرارت
درجه حرارت محلول روی آهنگ میزان جذب موثر است. چون پدیده جذب سطحی یک فرایند گرمازاست، در درجه حرارتهای پایین میزان جذب بیشتر میباشد. در درجه حرارتهای بالا افزایش در سرعت جذب به وجود میآید، ولی توانایی کل جذب کاهش مییابد.
PH
PH محلولی که در عمل جذب اتفاق میافتد، ممکن است به دلایل متعددی روی جذب تاثیر بگذارد. چون یونهای هیدروژن و هیدروکسیل به شدت جذب میشوند، پس جذب سایر یونها تحت تاثیر PHمحلول قرار میگیرد. PH از عوامل موثر بر یونیزاسیون مواد است و یونیزاسیون اسید یا باز روی عمل جذب موثر میباشد. معمولاً با کاهش PHجذب مواد آلی آب، روی کربن فعال افزایش پیدا میکند. در بعضی موارد نیز تغییر PHاثری بر میزان جذب ندارد.
این امر عموماً در مورد جذب ترکیبات آلی فرار توسط خاکهای کشاورزی مشاهده شده است.
لازم به ذکر است که اثر دو مورد اخیر (دما وPH) بستگی کلی به نوع جاذب دارد و برای هر جاذب مخصوص باید دما و PH اپتیمم توسط آزمایش اندازهگیری شود[۵۵].
۲-۵-۳- انواع اجسام جاذب سطحی
مواد زیادی دارای خاصیت جذب سطحی میباشد. موادی که کاربردهایی در عملیات آب و فاضلاب دارند باید دارای خصوصیاتی از قبیل سطح مخصوص زیاد، مقاومت در برابر سایش، قابلیت دسترسی و ارزان بودن باشند. جاذبها عموماً موادی مصنوعی یا طبیعی یا ساختمانهای بیشکل (آمورف) یا میکروکریستالی هستند. از جاذبهای رایج کربن فعال، آلومینای فعال، سیلیکاژل، بنتونیت، لایگنیت، بعضی از خاکها مانند خاک رس و غربالهای مولکولی (زئولیتها) را میتوان به عنوان موادی که در مقیاس صنعتی مورد استفاده قرار میگیرند نام برد.
به طور کلی جاذبها به سه گروه زیر طبقه بندی میشوند:
۱- جاذبهای قطبی: شامل خاکهای طبیعی، موادی از قبیل آلومینا و سیلیکاژل میباشند که استفاده اصلی از این مواد، در جداسازی آب از مایع مانند گازوئیل و رنگزدایی از تولیدات نفتی است.
۲- جاذبهای مولکولی: عمدتاً کریستالهای زئولیت مصنوعی (آلومینو سیلیکات فلزی) میباشد که با اندازههای کنترل شده تولید میگردند.
۳- جاذبهای غیر قطبی: مهمترین آنها کربن فعال میباشد. کربن فعال در زمینه تصفیه فاضلاب بیشترین کاربرد را دارد و دلیل عمده آن قابلیت جذب ترکیبات آلی توسط آن میباشد، که این ترکیبات در فاضلابها به مقدار قابل توجهی وجود دارند[۷].
۲-۵-۴- خواص اساسی جاذبهای سطحی
برای انتخاب یک جاذب جهت یک فرایند خاص باید خواص ویژه آن را که شامل ظرفیت، گزینش پذیری، احیا پذیری، سرعت جذب، سازگاری با فرایند و قیمت میباشد در نظر گرفت. گرچه به ندرت جاذبی یافت میشود که در تمام موارد فوق الذکر بهینه باشد.
ظرفیت
ظرفیت مهمترین خاصیت یک جاذب میباشد که به صورت مقدار ماده جذب شده به ازای واحد وزن یا حجم جاذب تعریف میشود. این عامل با توجه به تاثیر آن در مقدار جاذب مصرفی و نیز حجم محفظه جذب، در قیمت تمام شده یک واحد بسیار موثر میباشد.