Lat. absorptio, letterlijk: opslorping, betekent in de scheikunde vooral, dat een gas of vloeistof wordt vastgehouden door een vloeistof of een vaste stof. Wanneer dit proces zich afspeelt aan het oppervlak, vooral bij een vaste stof als absorbens is dit regel, spreekt men liever van adsorptie, hoewel de scheiding niet steeds even streng wordt en kan worden doorgevoerd.
Wanneer een gas in aanraking is met een vloeistof, zal een deel van het gas geabsorbeerd worden. Er zal op den duur een evenwicht ontstaan, waarbij dus de vloeistof verzadigd is met het gas bij de gegeven druk. Het ligt voor de hand, dat bij toenemende druk er meer gas in de vloeistof zal oplossen, omdat er meer gasmoleculen op een zelfde oppervlak zullen botsen. Volgens de wet van Henry is de oplosbaarheid van een gas evenredig aan zijn druk. Ook zal er een belangrijke invloed zijn van de temperatuur en wel lost er bij hogere temperatuur zeer veel minder gas op. Dit blijkt bij het koken van water; lang voordat de kooktemperatuur is bereikt, ontwikkelen zich belletjes van de uit het water vrijkomende lucht. De absorptie van verschillende gassen in water verschilt zeer veel. Enerzijds zijn er gassen die, zoals ammoniak en zoutzuurgas, bijzonder goed oplossen (resp. 700 vol. en 375 vol. in een zelfde volume water); vrij goed oplosbaar is koolzuur, vooral onder druk (spuitwater), weinig oplosbaar zijn de gassen met een zeer laag kookpunt, zoals waterstof, stikstof en zuurstof. Hierbij lost zuurstof aanmerkelijk beter in water op dan stikstof, zodat de lucht in water voor 34 pct uit zuuistof bestaat in plaats van 20 pct. Dit feit is voor de in het water levende organismen van zeer groot belang.
De sterke absorptie berust op het optreden ener chemische reactie, merkbaar ook aan een sterke warmte-ontwikkeling; dan geldt ook genoemde wet vaak niet meer. Ook de absorptie van zuurstof door het bloed berust op de binding aan het haemoglobine van de bloedlichaampjes.
Het opgeloste gas blijft bij verlaging van de druk of verhoging van de temperatuur vaak nog in oververzadigde oplossing aanwezig. Snel roeren of ruwe oppervlakken bevorderen het vormen van gasbellen ; vergelijk het effect van suiker of zand in een glas spuitwater.
De absorptie van een vloeistof door een poreuze massa, zoals een spons, of zand e.d., berust op het effect, dat ten gevolge van de oppervlaktespanning de vloeistof de fijne kanalen in de massa vult, evenals het water opstijgt in een nauwe buis, geplaatst in een wijder vat met water (z capillariteit).
PROF. DR J. A. A. KETELAAR
Voor de techniek van belang is vooral de absorptie van gassen door vloeistoffen, waarvan gebruik wordt gemaakt bij het gaswassen. Hierbij wordt een bestanddeel van het gasmengsel met behulp van een vloeistof verwijderd. De maximumhoeveelheid gas, die onder bepaalde omstandigheden kan worden opgelost, neemt toe met de druk (wet van Henry, z absorptie, scheikunde) en af met de temperatuur. Daarnaast is technisch vooral van belang de snelheid waarmede het gas wordt opgenomen.
De specifieke absorptiesnelheid is de gewichtshoeveelheid van het gas die, per tijdseenheid, door de oppervlakte-eenheid van de vloeistof wordt opgenomen. De absorptiesnelheid zal derhalve evenredig zijn aan het oppervlak van de grenslaag tussen beide fazen. Om de absorptiesnelheid te vergroten, moet dus het grensvlak tussen gas en vloeistof zo groot mogelijk gemaakt worden en de dieptewerking (zie hierna) verminderd worden, hetgeen in den regel door de toegepaste maatregelen tegelijkertijd bereikt wordt.
In den regel heeft men echter geen beperkte hoeveelheden gas en vloeistof met elkaar in contact, maar laat men gas en vloeistof in een continue stroom op elkaar inwerken. Men brengt dan beide fazen gedurende een zekere tijd met elkaar in contact. Bij constante snelheden van gas en vloeistofstroom zijn hierbij, per tijdseenheid, dus ook constante volumina betrokken.
Belangrijk is nu te bedenken, dat de afhankelijkheid van de specifieke absorptiesnelheid van druk en temperatuur in ieder speciaal geval experimenteel bepaald moet worden, maar dat de vergroting van het grensoppervlak gas-vloeistof, bij constante snelheden, in elk geval een evenredige versnelling van de absorptie geeft. Vandaar dat alle technische apparaten naar vergroting van dat grensvlak streven.
De middelen die men hiervoor toepast zijn:
1. Roeren van de vloeistof en eventueel van het gas. Bij een stilstaande vloeistof is het grensvlak spoedig verzadigd, zodat het gas niet verder kan oplossen. Slechts wanneer gasmoleculen uit de grenslaag in de diepte diffunderen, waardoor deze laag weer onverzadigd geraakt, kan het oplossen van gasmoleculen weer beginnen. Het tempo van het oplossen moet zich dus richten naar dat der diffusie. Is de diepte gering, dan hebben de moleculen uit de grenslaag spoedig de onderste lagen bereikt en verzadigd; bij grote diepte zal dit langer duren. Dit is wat hierboven met de dieptewerking werd bedoeld. Deze dieptewerking nu wordt door roeren opgeheven, omdat de grenslaag telkens door onderliggende, nog niet verzadigde vloeistoflagen wordt vervangen. Hoewel het grensvlak zich hierbij niet noemenswaard vergroot, heeft de vermindering der dieptewerking het effect, alsof de verhouding van oppervlak tot volume werd vergroot;
2. door het gas, in kleine bellen verdeeld, in de vloeistof te laten opstijgen. Voor de verdeling van het gas worden verschillende middelen toegepast. Soms perst men het gas door poreuze filterplaten heen, van waaruit het in zeer kleine belletjes verdeeld in de vloeistof uitstroomt. Een bekend voorbeeld van een, in deze groep thuis behorende, absorptie treft men aan bij de absorptie van ammoniak in zwavelzuur, bij de fabricatie van zwavelzure ammoniak;
3. door het gas over het vloeistofoppervlak te laten strijken. Het meest bekende voorbeeld daarvan is de absorptie van zoutzuur door water in de zoutzuurfabriek. Hierbij doet zich de moeilijkheid voor, dat deze absorptie met grote warmteontwikkeling gepaard gaat, waardoor de zoutzuuroplossing al spoedig zo warm zou worden, dat men instede van absorptie het omgekeerde, desorptie, zou krijgen. Daarom verdeelt men het grensvlak tussen beide fazen in kleine elementen, waartussen telkens gas en vloeistof worden afgekoeld. Deze elementen (Wulffse flessen, bonbonnes, tourills) staan daarom in de open lucht, terwijl de gasleiding tussen twee elementen vrij lang is, zodat het gas daarin aan de buitenlucht kan afkoelen. Het kan ook in een torensysteem geschieden, waarbij dan tussen elke twee torens een koeler voor de zoutzuuroplossing is aangebracht. Men leidt gas en vloeistof hierbij in tegenstroom, wat de gelegenheid geeft het contactoppervlak gas-vloeistof willekeurig te verlengen. Daardoor bereikt men twee dingen. De absorptie verloopt vollediger en regelmatiger. Dit laatste is hier van groot belang, omdat het zo heftig verlopende oplossen van zoutzuur in water nu op zeer geleidelijke wijze ten uitvoer kan worden gebracht. Vandaar dat men een lange reeks bonbonnes achter elkaar zet, met een reactietoren aan het einde.
4. Men kan het grensvlak vergroten door de vloeistof in een aantal kleine delen te verdelen of door haar in een zeer dunne laag uit te spreiden over stukken van een indifferente vaste stof (cokes). Dit geschiedt in absorptie- of reactietorens. De vloeistof laat men in fijn verdeelde toestand omlaag vallen, terwijl het gas in de toren opstijgt. De vloeistofverdeling kan geschieden door middel van verstuivers, die zeer fijne vloeistofstralen maken, door druppelvormers (rad van Segner) en door roterende schijven, waardoor de vloeistof in stralen en druppels uiteengeslagen wordt. Is de oplosbaarheid van het gas vrij groot, dan kan men hiermee volstaan. Anders vult men de toren met vaste stoffen als cokes of gevormde stukken van porselein of aardewerk, waarover de vloeistof zich uitbreidt. Behalve de vergroting van het vloeistofoppervlak heeft de gevulde toren boven de lege het voordeel, dat de vloeistof langere tijd nodig heeft om de bodem te bereiken, zodat het contact gas-vloeistof ook langer duurt, wat voor minder snel verlopende absorpties een voordeel is.
Daar bij het rectificeren (fractionele destillatie) eveneens een innig contact gewenst wordt tussen de opstijgende dampen en het omlaagvloeiende condensaat, kan men de apparatuur, benodigd voor deze wijze van destilleren ook gebruiken voor het absorberen.
Ten slotte zij nog vermeld, dat ook horizontale, roterende absorptie-apparaten in gebruik zijn, waarin zich houten roosters, aan een roterende as bevestigd, door de vloeistof bewegen. Komen ze boven de vloeistof uit, dan werpen ze deze in druppels rond, terwijl de ervan af stromende vloeistof en het natte houtoppervlak een groot grensvlak gas-vloeistof vormen, dat telkens door volgende roosters vernieuwd wordt en bovendien zowel gas als vloeistof door de roterende roosters geroerd wordt. Er zijn een aantal variaties. Zo kunnen op de roterende as verschillende kransen van slagarmen bevestigd zijn, waartussen stilstaande kransen van slagarmen aan de wand bevestigd zijn. Daartussen wordt de vloeistof tot een fijne nevel geslagen.
IR DR A. KOREVAAR
In technische zin zijn belangrijk:
Uitgangsmateriaal Absorptiemiddel Geabsorbeerde stof
Ruw lichtgas Minerale olie Benzol, naphthaline
Ruw lichtgas Water Ammoniak
Aardgas (onder druk) Minerale olie Lichte benzine
Absorptie in water wordt eveneens toegepast bij het winnen van koolzuur, zoutzuur e.d.
Lit.: Der Chemie-Ingenieur, Bd. 3, Tl. 3. Operationen bei normalem Druck und normaler Temperatur (Leipzig 1939); F. A. Henglein, Grundrisz der chemischen Technik. 3. Auflage (Berlin 1943); W. H. Walker, W. K. Lewis and W. H. Mc Adams, Principles of Chemical Engineering. 3rd Edit. (New York 937); J H. Perry, Chemical Engineers’ Handbook 2nd Ed. (1941); T. K. Sherwood, Absorption and Extraction (1937), blz. 1141.
