จลนศาสตร์การดูดซับ คืออะไร

การดูดซับคือการยึดเกาะของอะตอม , ไอออนหรือโมเลกุลจากก๊าซของเหลวหรือของแข็งที่ละลายกับพื้นผิว[1]กระบวนการนี้จะสร้างภาพยนตร์ที่ดูดซับบนพื้นผิวของตัวดูดซับ กระบวนการนี้แตกต่างจากการดูดกลืนซึ่งของเหลว (ตัวดูดซับ ) ถูกละลายโดยหรือแทรกซึมของเหลวหรือของแข็ง (ตัวดูดซับ ) [2]การดูดซับเป็นปรากฏการณ์พื้นผิวในขณะที่การดูดซึมเกี่ยวข้องกับปริมาตรทั้งหมดของวัสดุ แม้ว่าการดูดซับมักจะมาก่อนการดูดซึม [3]คำว่าการดูดซับครอบคลุมทั้งสองกระบวนการ ในขณะที่การคายดูดซับเป็นสิ่งที่ตรงกันข้าม

แบบจำลองการดูดซับหลายชั้นของBrunauer, Emmett และ Teller คือการกระจายแบบสุ่มของโมเลกุลบนพื้นผิววัสดุ

เพิ่มความเข้มข้นของสารที่ส่วนต่อประสานของชั้นควบแน่นและของเหลวหรือก๊าซอันเนื่องมาจากการทำงานของแรงที่พื้นผิว

หมายเหตุ 1: การดูดซับโปรตีนมีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อสารสัมผัสกับเลือดหรือของเหลวในร่างกาย ในกรณีของเลือดอัลบูมินซึ่งส่วนใหญ่เป็นส่วนใหญ่ มักจะถูกดูดซับก่อน จากนั้นการจัดเรียงใหม่จะเกิดขึ้นเพื่อสนับสนุนโปรตีนรองอื่นๆ ตามความสัมพันธ์ที่ผิวเผินกับการเลือกกฎของมวล ( ผลของ Vroman )

หมายเหตุ 2: โมเลกุลที่ดูดซับคือโมเลกุลที่ทนต่อการล้างด้วยตัวกลางตัวทำละลายเดียวกันในกรณีของการดูดซับจากสารละลาย สภาวะการซักจึงสามารถปรับเปลี่ยนผลการวัดได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพลังงานปฏิสัมพันธ์ต่ำ [4]

คล้ายกับแรงตึงผิวดูดซับเป็นผลมาจากการใช้พลังงานพื้นผิวในวัสดุเทกอง ความต้องการพันธะทั้งหมด (ไม่ว่าจะเป็นอิออนโควาเลนต์หรือโลหะ ) ของอะตอมที่เป็นส่วนประกอบของวัสดุนั้นจะถูกเติมเต็มโดยอะตอมอื่นๆ ในวัสดุ อย่างไรก็ตาม อะตอมบนพื้นผิวของตัวดูดซับไม่ได้ถูกล้อมรอบด้วยอะตอมของตัวดูดซับอื่นๆ ทั้งหมด ดังนั้นจึงสามารถดึงดูดตัวดูดซับได้ ลักษณะที่แน่นอนของพันธะขึ้นอยู่กับรายละเอียดของสายพันธุ์ที่เกี่ยวข้อง แต่กระบวนการดูดซับโดยทั่วไปจะจำแนกเป็นการดูดซึมทางกายภาพ (ลักษณะของแรงvan der Waals ที่อ่อนแอ) หรือการดูดซับเคมี (ลักษณะของพันธะโควาเลนต์) นอกจากนี้ยังอาจเกิดขึ้นเนื่องจากการดึงดูดด้วยไฟฟ้าสถิต [5]

การดูดซับที่มีอยู่ในระบบธรรมชาติทางกายภาพชีวภาพและเคมีจำนวนมากและใช้กันอย่างแพร่หลายในงานอุตสาหกรรมเช่นตัวเร่งปฏิกิริยาที่แตกต่างกัน , [6] [7] ถ่านจับภาพและการใช้ความร้อนเหลือทิ้งเพื่อให้น้ำเย็นสำหรับเครื่องปรับอากาศและความต้องการของกระบวนการอื่น ๆ ( ชิลเลอร์ดูดซับ ) เรซินสังเคราะห์ความจุที่เพิ่มขึ้นของก๊อบปี้คาร์ไบด์ที่ได้มาและการทำน้ำให้บริสุทธิ์การดูดซับ การแลกเปลี่ยนไอออนและโครมาโตกราฟีเป็นกระบวนการดูดซับซึ่งตัวดูดซับบางชนิดถูกถ่ายโอนอย่างเลือกสรรจากเฟสของไหลไปยังพื้นผิวของอนุภาคแข็งที่ไม่ละลายน้ำที่แขวนอยู่ในภาชนะหรือบรรจุในคอลัมน์ การประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมยา ซึ่งใช้การดูดซับเพื่อยืดอายุการสัมผัสทางระบบประสาทต่อยาเฉพาะหรือส่วนต่างๆ ของยานั้นไม่ค่อยมีใครรู้จัก[ การอ้างอิงที่จำเป็น ]

คำว่า "การดูดซับ" ถูกสร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2424 โดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันไฮน์ริช ไคเซอร์ (1853–1940) [8]

การดูดซับของก๊าซและตัวถูกละลายมักจะอธิบายผ่านไอโซเทอร์ม นั่นคือปริมาณของตัวดูดซับบนตัวดูดซับตามหน้าที่ของความดัน (ถ้าเป็นก๊าซ) หรือความเข้มข้น (สำหรับตัวถูกละลายในเฟสของเหลว) ที่อุณหภูมิคงที่ ปริมาณที่ดูดซับมักจะถูกทำให้เป็นมาตรฐานโดยมวลของตัวดูดซับ เพื่อให้สามารถเปรียบเทียบวัสดุต่างๆ ได้ จนถึงปัจจุบัน มีการพัฒนาแบบจำลองไอโซเทอร์ม 15 แบบ [9]

Freundlich

ความพอดีทางคณิตศาสตร์ครั้งแรกกับไอโซเทอร์มถูกตีพิมพ์โดย Freundlich และ Kuster (1906) และเป็นสูตรเชิงประจักษ์สำหรับตัวดูดซับก๊าซ:

ที่ไหน คือมวลของตัวดูดซับที่ถูกดูดซับ คือมวลของตัวดูดซับ คือความดันของตัวดูดซับ (สามารถเปลี่ยนเป็นความเข้มข้นได้หากตรวจสอบสารละลายมากกว่าแก๊ส) และ และ เป็นค่าคงตัวเชิงประจักษ์สำหรับคู่ตัวดูดซับ-ตัวดูดซับแต่ละคู่ที่อุณหภูมิที่กำหนด ฟังก์ชั่นไม่เพียงพอที่ความดันสูงมากเพราะในความเป็นจริงมีซีมโทติคสูงสุดเมื่อความดันเพิ่มขึ้นโดยไม่มีการผูกมัด เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ค่าคงที่ และ เปลี่ยนเพื่อสะท้อนการสังเกตเชิงประจักษ์ว่าปริมาณที่ดูดซับเพิ่มขึ้นช้ากว่าและต้องใช้แรงดันที่สูงขึ้นเพื่อทำให้พื้นผิวอิ่มตัว

แลงมัวร์

เออร์วิง แลงเมียร์เป็นคนแรกที่ได้รับไอโซเทอร์มการดูดซับตามหลักวิทยาศาสตร์ในปี พ.ศ. 2461 [10]แบบจำลองนี้ใช้กับก๊าซที่ดูดซับบนพื้นผิวที่เป็นของแข็ง เป็นไอโซเทอร์มกึ่งเชิงประจักษ์ที่มีพื้นฐานจลนศาสตร์และได้มาจากอุณหพลศาสตร์ทางสถิติ เป็นสมการไอโซเทอร์มที่ใช้กันทั่วไปเนื่องจากความเรียบง่ายและความสามารถในการใส่ข้อมูลการดูดซับที่หลากหลาย ขึ้นอยู่กับสมมติฐานสี่ประการ:

1. ตำแหน่งการดูดซับทั้งหมดมีค่าเท่ากัน และแต่ละตำแหน่งสามารถรองรับได้เพียงโมเลกุลเดียวเท่านั้น
2. พื้นผิวเป็นเนื้อเดียวกันอย่างกระฉับกระเฉง และโมเลกุลที่ดูดซับไม่มีปฏิกิริยาโต้ตอบ
3. ไม่มีการเปลี่ยนเฟส
4. ที่การดูดซับสูงสุดจะเกิดเพียงชั้นเดียว การดูดซับจะเกิดขึ้นเฉพาะกับตำแหน่งบนพื้นผิวเท่านั้น ไม่เกิดกับตัวดูดซับอื่นๆ

สมมติฐานสี่ข้อนี้ไม่ค่อยเป็นความจริงทั้งหมด: มีความไม่สมบูรณ์บนพื้นผิวอยู่เสมอ โมเลกุลที่ดูดซับไม่จำเป็นต้องเฉื่อย และกลไกการดูดซับโมเลกุลแรกสุดจะไม่เหมือนกันอย่างชัดเจนสำหรับพื้นผิวสุดท้าย เงื่อนไขที่สี่เป็นปัญหามากที่สุด เนื่องจากบ่อยครั้งที่โมเลกุลจะดูดซับไปยังชั้นเดียว ปัญหานี้แก้ไขได้ด้วยBET isothermสำหรับพื้นผิวที่ค่อนข้างเรียบ (ไม่มีรูพรุน ) Langmuir isotherm กระนั้นตัวเลือกแรกสำหรับรูปแบบที่สุดของการดูดซับและมีการใช้งานจำนวนมากในจลนพลศาสตร์พื้นผิว (โดยปกติจะเรียกว่าจลนพลศาสตร์ Langmuir-Hinshelwood ) และอุณหพลศาสตร์

Langmuir แนะนำว่าการดูดซับเกิดขึ้นผ่านกลไกนี้: โดยที่Aคือโมเลกุลของแก๊ส และSคือตำแหน่งการดูดซับ ค่าคงที่อัตราโดยตรงและผกผันเป็นkและk -1ถ้าเรากำหนดความครอบคลุมพื้นผิวในสภาวะสมดุล เรามี:

หรือ

ที่ไหน คือความดันบางส่วนของก๊าซหรือความเข้มข้นของโมลของสารละลาย สำหรับความกดดันที่ต่ำมากและสำหรับความกดดันสูง .

คุณค่าของ เป็นการยากที่จะวัดผลการทดลอง โดยปกติ ตัวดูดซับคือก๊าซ และปริมาณที่ดูดซับจะได้รับเป็นโมล กรัม หรือปริมาตรก๊าซที่อุณหภูมิและความดันมาตรฐาน (STP) ต่อกรัมของตัวดูดซับ ถ้าเราเรียกv monปริมาตร STP ของ adsorbate ที่จำเป็นในการสร้าง monolayer บนตัวดูดซับ (ต่อกรัมของตัวดูดซับ) แล้วและเราได้รับนิพจน์สำหรับเส้นตรง:

ผ่านความชันและการสกัดกั้นyเราสามารถรับv monและKซึ่งเป็นค่าคงที่สำหรับคู่ adsorbent-adsorbate แต่ละคู่ที่อุณหภูมิที่กำหนด วีจันทร์ที่เกี่ยวข้องกับจำนวนของเว็บไซต์การดูดซับผ่านกฎหมายของก๊าซในอุดมคติ หากเราคิดว่าจำนวนไซต์เป็นเพียงพื้นที่ทั้งหมดของของแข็งที่แบ่งออกเป็นส่วนตัดขวางของโมเลกุลดูดซับ เราสามารถคำนวณพื้นที่ผิวของตัวดูดซับได้อย่างง่ายดาย พื้นที่ผิวของตัวดูดซับขึ้นอยู่กับโครงสร้างของมัน ยิ่งมีรูพรุนมากเท่าใด พื้นที่ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ซึ่งมีอิทธิพลอย่างมากต่อปฏิกิริยาบนพื้นผิว .

ถ้ามากกว่าหนึ่งก๊าซดูดซับบนพื้นผิว เรากำหนด, เป็นเศษส่วนของไซต์ว่าง และเรามี:

นอกจากนี้เรายังสามารถกำหนด เป็นเศษส่วนของไซต์ที่ถูกครอบครองโดยก๊าซj -th:

โดยที่iคือก๊าซแต่ละชนิดที่ดูดซับ

หมายเหตุ:

1) ในการเลือกระหว่างสมการแลงเมียร์และสมการฟรุนดลิช จะต้องตรวจสอบเอนทัลปีของการดูดซับ [11]ในขณะที่แบบจำลองแลงมัวร์สันนิษฐานว่าพลังงานการดูดซับยังคงคงที่กับการครอบครองพื้นผิว สมการฟรุนดลิชได้มาจากการสันนิษฐานว่าความร้อนของการดูดซับลดลงอย่างต่อเนื่องเมื่อพื้นที่ยึดเหนี่ยวถูกครอบครอง [12]การเลือกแบบจำลองตามความเหมาะสมของข้อมูลเป็นความเข้าใจผิดที่พบบ่อย [13]

2) การใช้รูปแบบเชิงเส้นของแบบจำลองแลงเมียร์นั้นไม่ธรรมดาอีกต่อไป ความก้าวหน้าในพลังการคำนวณทำให้การถดถอยแบบไม่เชิงเส้นสามารถดำเนินการได้อย่างรวดเร็วและมีความมั่นใจสูงขึ้น เนื่องจากไม่จำเป็นต้องมีการแปลงข้อมูล

เดิมพัน

บ่อยครั้งที่โมเลกุลก่อตัวเป็นหลายชั้น กล่าวคือ บางส่วนถูกดูดซับบนโมเลกุลที่ดูดซับแล้ว และไอโซเทอร์มของ Langmuir นั้นไม่ถูกต้อง ในปี 1938 Stephen Brunauer , Paul EmmettและEdward Teller ได้พัฒนาไอโซเทอร์มแบบจำลองที่คำนึงถึงความเป็นไปได้นั้นด้วย ทฤษฎีของพวกเขาเรียกว่าทฤษฎี BETตามชื่อย่อในนามสกุล พวกเขาปรับเปลี่ยนกลไกของ Langmuir ดังนี้:

Langmuir (สีน้ำเงิน) และ BET (สีแดง) isotherms

ที่มาของสูตรนี้ซับซ้อนกว่าของ Langmuir (ดูลิงก์สำหรับที่มาทั้งหมด) เราได้รับ:

โดยที่xคือความดันหารด้วยความดันไอของตัวดูดซับที่อุณหภูมินั้น) vคือปริมาตร STP ของ adsorbate ที่ดูดซับv monคือปริมาตร STP ของปริมาณของ adsorbate ที่จำเป็นในการสร้าง monolayer และcคือค่าคงที่สมดุลK ที่เราใช้ใน Langmuir isotherm คูณด้วยความดันไอของ adsorbate สมมติฐานหลักที่ใช้ในการหาสมการ BET ว่าความร้อนต่อเนื่องของการดูดซับสำหรับทุกชั้นยกเว้นชั้นแรกจะเท่ากับความร้อนของการควบแน่นของตัวดูดซับ

ไอโซเทอร์มของ Langmuir มักจะดีกว่าสำหรับการดูดซับเคมี และไอโซเทอร์มของ BET นั้นทำงานได้ดีกว่าสำหรับการดูดซับทางกายภาพสำหรับพื้นผิวที่ไม่มีจุลภาค

Kisliuk

โมเลกุลไนโตรเจนดูดซับสองตัวที่ดูดซับบนตัวดูดซับทังสเตนจากสถานะของสารตั้งต้นรอบเกาะของตัวดูดซับที่ดูดซับก่อนหน้านี้ (ซ้าย) และผ่านการดูดซับแบบสุ่ม (ขวา)

ในกรณีอื่นๆ อันตรกิริยาระหว่างโมเลกุลของแก๊สที่ดูดซับไว้บนพื้นผิวที่เป็นของแข็งก่อนหน้านี้ก่อให้เกิดปฏิสัมพันธ์ที่สำคัญกับโมเลกุลของแก๊สในเฟสของก๊าซ ดังนั้น การดูดซับโมเลกุลของแก๊สไปยังพื้นผิวจึงมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นรอบๆ โมเลกุลของแก๊สที่มีอยู่แล้วบนพื้นผิวที่เป็นของแข็ง ทำให้ไอโซเทอร์มการดูดซับของ Langmuir ไม่ได้ผลสำหรับวัตถุประสงค์ของการสร้างแบบจำลอง ผลกระทบนี้ได้รับการศึกษาในระบบที่ไนโตรเจนเป็นตัวดูดซับและทังสเตนเป็นตัวดูดซับโดย Paul Kisliuk (1922–2008) ในปี 1957 [14]เพื่อชดเชยความน่าจะเป็นที่เพิ่มขึ้นของการดูดซับที่เกิดขึ้นรอบโมเลกุลที่มีอยู่บนพื้นผิวของพื้นผิว Kisliuk ได้พัฒนา ทฤษฎีสถานะของสารตั้งต้น โดยที่โมเลกุลจะเข้าสู่สถานะสารตั้งต้นที่ส่วนต่อประสานระหว่างตัวดูดซับที่เป็นของแข็งและตัวดูดซับในสถานะก๊าซ จากที่นี่ โมเลกุลของตัวดูดซับจะดูดซับไปยังตัวดูดซับหรือแยกตัวออกในเฟสก๊าซ ความน่าจะเป็นของการดูดซับที่เกิดขึ้นจากสถานะของสารตั้งต้นนั้นขึ้นอยู่กับความใกล้ชิดของตัวดูดซับกับโมเลกุลของตัวดูดซับอื่น ๆ ที่ได้รับการดูดซับแล้ว หากโมเลกุลดูดซับในสถานะสารตั้งต้นอยู่ใกล้กับโมเลกุลของตัวดูดซับที่ก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวแล้ว จะมีความน่าจะเป็นในการเกาะติดสะท้อนโดยขนาดของค่าคงที่SEและจะถูกดูดซับจากสถานะสารตั้งต้นในอัตรา ของk ECหรือจะ desorb เข้าไปในเฟสก๊าซในอัตราk ESถ้าโมเลกุลดูดซับเข้าสู่รัฐสารตั้งต้นในสถานที่ที่มีระยะไกลจากโมเลกุลดูดซับอื่น ๆ ดูดซับไว้ก่อนหน้านี้ที่น่าจะติดเห็นได้จากขนาดของเอดีอย่างต่อเนื่อง

ปัจจัยเหล่านี้รวมเป็นส่วนหนึ่งของค่าคงที่เดียวที่เรียกว่า "สัมประสิทธิ์การเกาะติด" k Eอธิบายไว้ด้านล่าง:

ในฐานะที่เป็น S Dถูกกำหนดโดยปัจจัยที่จะนำมาพิจารณาโดยรุ่น Langmuir, S Dสามารถสันนิษฐานว่าจะเป็นค่าคงที่อัตราการดูดซับ อย่างไรก็ตาม อัตราคงที่สำหรับแบบจำลอง Kisliuk ( R ') นั้นแตกต่างจากแบบจำลอง Langmuir เนื่องจากR ' ถูกใช้เพื่อแสดงผลกระทบของการแพร่กระจายต่อการก่อตัวของชั้นเดียวและเป็นสัดส่วนกับรากที่สองของสัมประสิทธิ์การแพร่ของระบบ ไอโซเทอร์มการดูดซับ Kisliuk เขียนดังนี้ โดยที่ θ ( t )เป็นการครอบคลุมเศษส่วนของตัวดูดซับที่มีตัวดูดซับ และtคือเวลาการแช่:

การแก้หา θ ( t )ให้ผลตอบแทน:

การดูดซับเอนทาลปี

ค่าคงที่การดูดซับเป็นค่าคงที่สมดุลดังนั้นพวกมันจึงเป็นไปตามสมการvan 't Hoff :

ดังที่เห็นได้ในสูตร การแปรผันของKจะต้องเป็นแบบไอโซสเทอริก นั่นคือ ที่ความครอบคลุมคงที่ หากเราเริ่มต้นจากไอโซเทอร์มของ BET และถือว่าการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีเหมือนกันสำหรับการทำให้เป็นของเหลวและการดูดซับ เราจะได้

กล่าวคือ การดูดซับเป็นแบบคายความร้อนมากกว่าการทำให้เป็นของเหลว

คำอธิบายโมเลกุลเดี่ยว

การดูดซับโมเลกุลทั้งมวลบนพื้นผิวหรือส่วนต่อประสานสามารถแบ่งออกเป็นสองกระบวนการ: การดูดซับและการคายดูดซับ หากอัตราการดูดซับชนะอัตราการดูดซับ โมเลกุลจะสะสมเมื่อเวลาผ่านไปโดยให้เส้นโค้งการดูดซับเมื่อเวลาผ่านไป หากอัตราการดูดซับมากขึ้น จำนวนโมเลกุลบนพื้นผิวจะลดลงเมื่อเวลาผ่านไป อัตราการดูดซับขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ อัตราการแพร่กระจายของตัวถูกละลาย และอุปสรรคด้านพลังงานระหว่างโมเลกุลกับพื้นผิว การแพร่กระจายและที่สำคัญองค์ประกอบของอัตราการดูดซับสามารถคำนวณการใช้กฎหมายของ Fick ของการแพร่กระจายและEinstein ความสัมพันธ์ (ทฤษฎีจลน์) การสลายตัวของโมเลกุลจากพื้นผิวขึ้นอยู่กับพลังงานยึดเหนี่ยวของโมเลกุลกับพื้นผิวและอุณหภูมิ

ตั้งแต่ปีพ. ศ. 2523 ได้มีการศึกษาสองทฤษฎีเพื่ออธิบายการดูดซับและรับสมการที่ใช้งานได้ ทั้งสองนี้เรียกว่าสมมติฐานไค การกำเนิดทางกลควอนตัม และงานพื้นผิวส่วนเกิน ESW [15]ทฤษฎีทั้งสองนี้ให้สมการเดียวกันสำหรับพื้นผิวเรียบ:

โดยที่Uคือฟังก์ชันหน่วยขั้นตอน คำจำกัดความของสัญลักษณ์อื่น ๆ มีดังนี้:

โดยที่ "ads" ย่อมาจาก "adsorbed" "m" ย่อมาจาก "monolayer equivalence" และ "vap" หมายถึงความดันไอของตัวดูดซับของเหลวที่อุณหภูมิเดียวกับตัวอย่างที่เป็นของแข็ง ฟังก์ชันหน่วยสร้างคำจำกัดความของพลังงานโมลาร์ของการดูดซับสำหรับโมเลกุลที่ดูดซับแรกโดย:

เนื้อเรื่องของ ดูดซับกับ เรียกว่าพล็อตชี่ สำหรับพื้นผิวเรียบ ความชันของแผนผังไคจะให้พื้นที่ผิว โดยสังเกตจากประสบการณ์ โครงเรื่องนี้ถูกสังเกตเห็นว่าเหมาะสมกับไอโซเทอร์มโดยPolanyi [16] [17] [18]และโดย deBoer และ Zwikker [19]แต่ไม่ถูกไล่ตาม นี่เป็นเพราะการวิพากษ์วิจารณ์ในคดีแรกโดย Einstein และในกรณีหลังโดย Brunauer สมการพื้นผิวเรียบนี้อาจใช้เป็น "เส้นโค้งมาตรฐาน" ในลักษณะปกติของเส้นโค้งเปรียบเทียบ ยกเว้นว่าส่วนแรกของตัวอย่างที่มีรูพรุนของแผนภาพ เทียบกับ ทำหน้าที่เป็นมาตรฐานของตนเอง เทคนิคนี้อาจวิเคราะห์สภาวะ Ultramicroporous, microporous และ mesoporous ได้ ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานโดยทั่วไปสำหรับความพอดีของไอโซเทอร์มแบบเต็มรวมถึงตัวอย่างที่มีรูพรุนจะน้อยกว่า 2%

โปรดสังเกตว่าในคำอธิบายของการดูดซับทางกายภาพนี้ เอนโทรปีของการดูดซับนั้นสอดคล้องกับเกณฑ์ทางอุณหพลศาสตร์ของ Dubinin นั่นคือเอนโทรปีของการดูดซับจากสถานะของเหลวไปยังสถานะที่ถูกดูดซับนั้นมีค่าประมาณศูนย์

ลักษณะและข้อกำหนดทั่วไป

ใช้ถ่านกัมมันต์เป็นตัวดูดซับ

ตัวดูดซับมักใช้ในรูปของเม็ดทรงกลม แท่ง เครือเถา หรือเสาหินที่มีรัศมีอุทกพลศาสตร์ระหว่าง 0.25 ถึง 5 มม. ต้องมีความทนทานต่อการเสียดสีสูงเสถียรภาพทางความร้อนสูงและขนาดรูพรุนขนาดเล็ก ซึ่งส่งผลให้พื้นที่ผิวสัมผัสสูงขึ้นและด้วยเหตุนี้จึงมีความสามารถในการดูดซับสูง ตัวดูดซับต้องมีโครงสร้างรูพรุนที่ชัดเจน ซึ่งช่วยให้ขนส่งไอระเหยของก๊าซได้อย่างรวดเร็ว

ตัวดูดซับทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่จัดอยู่ในหนึ่งในสามประเภท:

• ออกซิเจนที่มีสารประกอบ - มักจะชอบน้ำและขั้วโลกรวมทั้งวัสดุเช่นซิลิกาเจลและซีโอไลท์
• สารประกอบคาร์บอน - มักจะชอบน้ำและไม่มีขั้วรวมทั้งวัสดุเช่นถ่านและกราไฟท์
• สารประกอบที่มีพอลิเมอร์ - มีขั้วหรือไม่มีขั้ว ขึ้นอยู่กับกลุ่มฟังก์ชันในเมทริกซ์พอลิเมอร์

ซิลิกาเจล

ตัวดูดซับซิลิกาเจลสำหรับ NO 2ห้องปฏิบัติการวิจัยไนโตรเจนแบบตายตัว ca.1930s

ซิลิก้าเจลเป็นสารเคมีเฉื่อยปลอดสารพิษ, ขั้วโลกและเสถียรภาพมิติ (<400 ° C หรือ 750 ° F) รูปแบบอสัณฐานของ SiO 2มันถูกเตรียมโดยปฏิกิริยาระหว่างโซเดียมซิลิเกตและกรดอะซิติก ซึ่งตามด้วยชุดของกระบวนการหลังการบำบัด เช่น การแก่ชรา การดอง ฯลฯ วิธีการรักษาหลังการบำบัดเหล่านี้ส่งผลให้มีการกระจายขนาดรูพรุนต่างๆ

ซิลิกาใช้สำหรับการทำให้อากาศแห้งในกระบวนการ (เช่น ออกซิเจน ก๊าซธรรมชาติ) และการดูดซับไฮโดรคาร์บอนหนัก (มีขั้ว) จากก๊าซธรรมชาติ

ซีโอไลต์

ซีโอไลต์เป็นอะลูมิโนซิลิเกตที่เป็นผลึกธรรมชาติหรือสังเคราะห์ ซึ่งมีเครือข่ายรูพรุนซ้ำๆ และปล่อยน้ำที่อุณหภูมิสูง ซีโอไลต์มีลักษณะเป็นขั้ว

ผลิตขึ้นโดยการสังเคราะห์ด้วยไฮโดรเทอร์มอลของโซเดียมอะลูมิโนซิลิเกตหรือแหล่งซิลิกาอื่นในหม้อนึ่งความดันตามด้วยการแลกเปลี่ยนไอออนกับไพเพอร์บางชนิด (Na + , Li + , Ca 2+ , K + , NH 4 + ) เส้นผ่าศูนย์กลางช่องกรงซีโอไลท์มักจะอยู่ในช่วง 2-9 Å กระบวนการแลกเปลี่ยนไอออนจะตามมาด้วยการทำให้ผลึกแห้ง ซึ่งสามารถอัดเป็นเม็ดด้วยสารยึดเกาะเพื่อสร้างเม็ดรูพรุนขนาดใหญ่

ซีโอไลต์ถูกนำไปใช้ในการทำให้อากาศแห้งในกระบวนการผลิตการกำจัดCO 2จากก๊าซธรรมชาติ การกำจัด CO จากก๊าซที่ปฏิรูป การแยกอากาศ การแตกตัวเร่งปฏิกิริยา และการสังเคราะห์และการปฏิรูปตัวเร่งปฏิกิริยา

ซีโอไลต์ที่ไม่มีขั้ว (ซิลิเซียส) ถูกสังเคราะห์จากแหล่งซิลิกาที่ปราศจากอะลูมิเนียมหรือโดยการแยกตัวของซีโอไลต์ที่มีอะลูมิเนียม กระบวนการดีลูมิเนชั่นทำได้โดยการบำบัดซีโอไลต์ด้วยไอน้ำที่อุณหภูมิสูง ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะสูงกว่า 500 °C (930 °F) การอบชุบด้วยความร้อนที่อุณหภูมิสูงนี้จะทำลายพันธะอะลูมิเนียมกับออกซิเจน และอะตอมของอะลูมิเนียมก็ถูกขับออกจากโครงสร้างซีโอไลต์

ถ่านกัมมันต์

ถ่านกัมมันต์เป็นของแข็งที่มีรูพรุนสูงและมีอสัณฐานซึ่งประกอบด้วยไมโครคริสตัลไลต์ที่มีกราไฟท์ขัดแตะ ซึ่งปกติแล้วจะปรุงเป็นเม็ดเล็กๆ หรือเป็นผง ไม่มีขั้วและราคาถูก ข้อเสียหลักประการหนึ่งคือทำปฏิกิริยากับออกซิเจนที่อุณหภูมิปานกลาง (มากกว่า 300 °C)

ไอโซเทอร์มไนโตรเจนของคาร์บอนที่เปิดใช้งานซึ่งแสดงพฤติกรรมประเภทที่ 1 ที่มีรูพรุนพรุน

ถ่านกัมมันต์สามารถผลิตได้จากวัสดุคาร์บอน รวมทั้งถ่านหิน (บิทูมินัส ซับบิทูมินัส และลิกไนต์) พีท ไม้ หรือเปลือกนอก (เช่น มะพร้าว) กระบวนการผลิตประกอบด้วยสองขั้นตอน คือ การทำให้เป็นคาร์บอนและการกระตุ้น [20] [21]กระบวนการคาร์บอนไนเซชันรวมถึงการทำให้แห้งแล้วให้ความร้อนเพื่อแยกผลพลอยได้ รวมทั้งทาร์และไฮโดรคาร์บอนอื่นๆ ออกจากวัตถุดิบ เช่นเดียวกับการขับก๊าซที่เกิดขึ้น กระบวนการนี้เสร็จสิ้นโดยการให้ความร้อนแก่วัสดุมากกว่า 400 °C (750 °F) ในบรรยากาศที่ปราศจากออกซิเจนซึ่งไม่สามารถรองรับการเผาไหม้ได้ จากนั้นอนุภาคที่มีคาร์บอนไดออกไซด์จะถูก "กระตุ้น" โดยปล่อยให้อนุภาคเหล่านี้สัมผัสกับตัวออกซิไดซ์ ซึ่งมักจะเป็นไอน้ำหรือคาร์บอนไดออกไซด์ที่อุณหภูมิสูง สารนี้เผาผลาญโครงสร้างการปิดกั้นรูพรุนที่สร้างขึ้นระหว่างขั้นตอนการทำให้เป็นคาร์บอน ดังนั้นจึงพัฒนาโครงสร้างกราไฟท์ขัดแตะสามมิติที่มีรูพรุน ขนาดของรูขุมขนที่พัฒนาขึ้นระหว่างการกระตุ้นคือหน้าที่ของเวลาที่ใช้ในขั้นตอนนี้ เวลาเปิดรับแสงนานขึ้นส่งผลให้ขนาดรูพรุนใหญ่ขึ้น คาร์บอนในเฟสที่เป็นน้ำที่ได้รับความนิยมมากที่สุดเป็นผลิตภัณฑ์จากบิทูมินัสเนื่องจากความแข็ง ความทนทานต่อการเสียดสี การกระจายขนาดรูพรุน และต้นทุนต่ำ แต่ต้องมีการทดสอบประสิทธิภาพในแต่ละการใช้งานเพื่อระบุผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสมที่สุด

ถ่านกัมมันต์ใช้สำหรับการดูดซับสารอินทรีย์[22]และตัวดูดซับที่ไม่มีขั้ว และยังมักใช้สำหรับการบำบัดก๊าซเสีย (และน้ำเสีย) เป็นสารดูดซับที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด เนื่องจากสารเคมีส่วนใหญ่ (เช่น กลุ่มพื้นผิว) และคุณสมบัติทางกายภาพ (เช่น การกระจายขนาดรูพรุนและพื้นที่ผิว) สามารถปรับได้ตามต้องการ ประโยชน์ของมันยังมาจากรูพรุนขนาดเล็ก (และบางครั้งมีโซพอร์) ขนาดใหญ่และทำให้เกิดพื้นที่ผิวที่สูง

ดูดซับน้ำที่พื้นผิวที่มีความสำคัญในวงกว้างในวิศวกรรมเคมี , วัสดุศาสตร์และการเร่งปฏิกิริยา เรียกอีกอย่างว่าความชุ่มชื้นของพื้นผิว การมีอยู่ของน้ำที่ดูดซับทางกายภาพหรือทางเคมีที่พื้นผิวของของแข็งมีบทบาทสำคัญในการควบคุมคุณสมบัติของส่วนต่อประสาน วิถีปฏิกิริยาทางเคมี และประสิทธิภาพการเร่งปฏิกิริยาในระบบที่หลากหลาย ในกรณีของการดูดซึมน้ำทางกายภาพ ความชุ่มชื้นของพื้นผิวสามารถกำจัดได้โดยการทำให้แห้งที่อุณหภูมิและความดันเพื่อให้น้ำระเหยได้เต็มที่ สำหรับน้ำที่ดูดซับด้วยสารเคมี ความชุ่มชื้นอาจอยู่ในรูปแบบของการดูดซับแบบแยกส่วน โดยที่โมเลกุลของH 2 O จะแยกตัวออกจากพื้นผิวที่ถูกดูดซับ -H และ -OH หรือการดูดซับระดับโมเลกุล (การดูดซับแบบเชื่อมโยง) โดยที่โมเลกุลของน้ำแต่ละตัวยังคงไม่เสียหาย[23]

ต้นทุนต่ำ ($200/ตัน) และอัตรารอบสูง (2,000 ×) ของซีโอไลต์สังเคราะห์ เช่น Linde 13X พร้อมตัวดูดซับน้ำ ได้รับความสนใจทางวิชาการและเชิงพาณิชย์อย่างมากเมื่อเร็วๆ นี้สำหรับการใช้สำหรับการจัดเก็บพลังงานความร้อน (TES) โดยเฉพาะพลังงานแสงอาทิตย์เกรดต่ำ และเปลืองความร้อน โครงการนำร่องหลายโครงการได้รับทุนสนับสนุนในสหภาพยุโรปตั้งแต่ปี 2543 จนถึงปัจจุบัน (2020) [ ต้องการอ้างอิง ]แนวคิดพื้นฐานคือการจัดเก็บพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์เป็นพลังงานแฝงเคมีในซีโอไลต์ โดยทั่วไปแล้ว อากาศร้อนแห้งจากตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์แบบแผ่นเรียบจะไหลผ่านเตียงของซีโอไลต์เพื่อให้น้ำดูดซับที่มีอยู่ถูกขับออกไป การจัดเก็บอาจเป็นรายวัน รายสัปดาห์ รายเดือน หรือแม้แต่ตามฤดูกาล ขึ้นอยู่กับปริมาณของซีโอไลต์และพื้นที่ของแผงระบายความร้อนด้วยแสงอาทิตย์ เมื่อมีการเรียกร้องความร้อนในตอนกลางคืน หรือชั่วโมงที่ไม่มีแสงแดด หรือฤดูหนาว อากาศที่มีความชื้นจะไหลผ่านซีโอไลต์ เนื่องจากความชื้นถูกดูดซับโดยซีโอไลต์ ความร้อนจะถูกปล่อยสู่อากาศและต่อมายังพื้นที่อาคาร รูปแบบของ TES นี้ โดยใช้ซีโอไลต์เฉพาะ ได้รับการสอนครั้งแรกโดย Guerra ในปี 1978 [24]

ตัวดูดซับทั่วไปที่เสนอสำหรับการดักจับและกักเก็บคาร์บอนคือซีโอไลต์และกระทรวงการคลัง [25]การปรับแต่งของตัวดูดซับทำให้เป็นทางเลือกที่น่าสนใจสำหรับการดูดซับ เนื่องจากตัวดูดซับสามารถสร้างใหม่ได้โดยอุณหภูมิหรือแรงดันสวิง ขั้นตอนนี้จึงใช้พลังงานน้อยกว่าวิธีการสร้างใหม่ของการดูดซับ [26]ปัญหาสำคัญที่เกิดขึ้นกับต้นทุนการดูดซับในการดักจับคาร์บอน ได้แก่ การสร้างตัวดูดซับใหม่ อัตราส่วนมวล ตัวทำละลาย/MOF ต้นทุนตัวดูดซับ การผลิตตัวดูดซับ อายุการใช้งานของตัวดูดซับ [27]

การดูดซับโปรตีนเป็นกระบวนการที่มีบทบาทสำคัญในด้านการเป็นวัสดุชีวภาพ แท้จริงแล้ว พื้นผิวของวัสดุชีวภาพที่สัมผัสกับสื่อชีวภาพ เช่น เลือดหรือซีรัม จะถูกเคลือบด้วยโปรตีนทันที ดังนั้นเซลล์ที่มีชีวิตจึงไม่โต้ตอบโดยตรงกับพื้นผิววัสดุชีวภาพ แต่กับชั้นโปรตีนที่ดูดซับ ชั้นโปรตีนนี้เป็นสื่อกลางในการทำงานร่วมกันระหว่างวัสดุชีวภาพและเซลล์ โดยแปลคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของวัสดุชีวภาพเป็น "ภาษาชีวภาพ" [28]อันที่จริงตัวรับเยื่อหุ้มเซลล์ จับกับตำแหน่งออกฤทธิ์ทางชีวภาพของชั้นโปรตีนและเหตุการณ์การจับโปรตีนตัวรับเหล่านี้จะถูกแปลงผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ในลักษณะที่กระตุ้นกระบวนการภายในเซลล์ที่เฉพาะเจาะจงซึ่งจะกำหนดความยึดเกาะ รูปร่าง การเจริญเติบโต และความแตกต่างของเซลล์ การดูดซับโปรตีนได้รับอิทธิพลจากคุณสมบัติพื้นผิวหลายอย่าง เช่น ความเปียกของพื้นผิว องค์ประกอบทางเคมีของพื้นผิว[29]และสัณฐานวิทยาระดับนาโนเมตรของพื้นผิว [30]การดูดซับสารลดแรงตึงผิวเป็นปรากฏการณ์ที่คล้ายกัน แต่ใช้โมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวแทนโปรตีน [31]

แผนผังของเครื่องทำความเย็นแบบดูดซับ: (1) ความร้อนหายไปจากการระเหยของสารทำความเย็น (2) ไอของสารทำความเย็นถูกดูดซับลงบนตัวกลางที่เป็นของแข็ง (3) สารทำความเย็นถูกกำจัดออกจากส่วนที่เป็นของแข็งที่ไม่ได้ใช้งาน (4) สารทำความเย็น ถูกควบแน่นและกลับสู่จุดเริ่มต้น (5) & (6) ตัวกลางที่เป็นของแข็งถูกหมุนเวียนระหว่างการดูดซับและการคายดูดซับเพื่อสร้างใหม่

การรวมตัวดูดซับกับสารทำความเย็น เครื่องทำความเย็นแบบดูดซับจะใช้ความร้อนเพื่อให้เกิดผลในการทำความเย็น ความร้อนนี้ในรูปของน้ำร้อน อาจมาจากแหล่งอุตสาหกรรมจำนวนเท่าใดก็ได้ รวมถึงความร้อนเหลือทิ้งจากกระบวนการทางอุตสาหกรรม ความร้อนเฉพาะจากการติดตั้งระบบระบายความร้อนด้วยแสงอาทิตย์ หรือจากความร้อนไอเสียหรือแจ็คเก็ตน้ำของเครื่องยนต์ลูกสูบหรือกังหัน

แม้ว่าจะมีความคล้ายคลึงกันระหว่างเครื่องทำความเย็นแบบดูดซับและการทำความเย็นแบบดูดซับแต่รุ่นก่อนนั้นขึ้นอยู่กับการทำงานร่วมกันระหว่างก๊าซและของแข็ง ห้องดูดซับของเครื่องทำความเย็นเต็มไปด้วยวัสดุที่เป็นของแข็ง (เช่น ซีโอไลต์ ซิลิกาเจล อลูมินา ถ่านกัมมันต์ หรือเกลือโลหะบางชนิด) ซึ่งดูดซับสารทำความเย็นในสถานะเป็นกลาง เมื่อถูกความร้อน ไอของสารทำความเย็นที่เป็นของแข็งจะดูดซับ (ปล่อย) ซึ่งต่อมาจะถูกทำให้เย็นลงและทำให้เป็นของเหลว นี้สารทำความเย็นเหลวจากนั้นจะให้ผลเย็นที่ระเหยได้จากความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ ในขั้นตอนสุดท้ายไอสารทำความเย็นจะถูกดูดซับ (อีกครั้ง) ลงในของแข็ง [32]เนื่องจากเครื่องทำความเย็นแบบดูดซับไม่จำเป็นต้องใช้คอมเพรสเซอร์จึงค่อนข้างเงียบ

การดูดซับที่เป็นสื่อกลางของไซต์พอร์ทัลเป็นแบบจำลองสำหรับการดูดซับก๊าซที่กระตุ้นการเลือกไซต์ในระบบเร่งปฏิกิริยาของโลหะที่มีไซต์การดูดซับต่างๆ ที่หลากหลาย ในระบบดังกล่าว ตำแหน่งที่คล้ายจุดบกพร่อง "ขอบและมุม" ที่มีการประสานงานต่ำสามารถแสดงเอนทัลปีการดูดซับที่ต่ำกว่าตำแหน่งที่มีการประสานงานสูง ( ระนาบฐาน ) เป็นผลให้ไซต์เหล่านี้สามารถทำหน้าที่เป็น "พอร์ทัล" สำหรับการดูดซับอย่างรวดเร็วไปยังส่วนที่เหลือของพื้นผิว ปรากฏการณ์นี้อาศัยผลกระทบ "การหกล้น" ทั่วไป (อธิบายไว้ด้านล่าง) โดยที่สปีชีส์ที่ดูดซับบางชนิดมีการเคลื่อนไหวสูงบนพื้นผิวบางส่วน แบบจำลองนี้อธิบายการสังเกตที่ดูเหมือนไม่สอดคล้องกันของอุณหพลศาสตร์และจลนศาสตร์การดูดซับก๊าซในระบบเร่งปฏิกิริยา ซึ่งพื้นผิวสามารถมีอยู่ในช่วงของโครงสร้างการประสานงาน และได้นำไปใช้กับระบบเร่งปฏิกิริยาแบบ bimetallic ที่สังเกตพบกิจกรรมการทำงานร่วมกันได้สำเร็จ

ตรงกันข้ามกับการรั่วไหลที่บริสุทธิ์ การดูดซับไซต์พอร์ทัลหมายถึงการแพร่กระจายของพื้นผิวไปยังไซต์การดูดซับที่อยู่ติดกัน ไม่ใช่พื้นผิวรองรับที่ไม่ดูดซับ

แบบจำลองนี้ดูเหมือนจะได้รับการเสนอครั้งแรกสำหรับคาร์บอนมอนอกไซด์บนแพลตตินัมที่รองรับซิลิกาโดย Brandt et al (1993). [33]แบบจำลองที่คล้ายกัน แต่เป็นอิสระได้รับการพัฒนาโดยกษัตริย์และเพื่อนร่วมงาน[34] [35] [36]เพื่ออธิบายการดูดซับไฮโดรเจนบนตัวเร่งปฏิกิริยา bimetallic ของรูทีเนียมที่สนับสนุนซิลิกาซึ่งส่งเสริมรูทีเนียม ซิลเวอร์-รูทีเนียม และคอปเปอร์-รูทีเนียม กลุ่มเดียวกันนี้ใช้แบบจำลองกับ CO ไฮโดรจิเนชัน ( การสังเคราะห์ Fischer–Tropsch ) [37] Zupanc และคณะ ต่อมาในปี พ.ศ. 2545 ได้ยืนยันแบบจำลองเดียวกันสำหรับการดูดซับไฮโดรเจนบนตัวเร่งปฏิกิริยาซีเซียม-รูทีเนียมไบเมทัลลิกที่สนับสนุนด้วยแมกนีเซีย [38]เทรนet al. (2009) ได้อธิบายในทำนองเดียวกันว่าการแพร่กระจายของพื้นผิว CO บนอนุภาค Pt ที่รองรับคาร์บอนซึ่งมีสัณฐานวิทยาต่างกัน [39]

ในกรณีระบบเร่งปฏิกิริยาหรือตัวดูดซับที่ชนิดโลหะถูกกระจายไปตามวัสดุค้ำจุน (หรือตัวพา) (มักเป็นออกไซด์เฉื่อยเสมือน เช่น อะลูมินาหรือซิลิกา) เป็นไปได้ที่สปีชีส์ดูดซับจะดูดซับโดยอ้อมไปยังพื้นผิวรองรับด้านล่าง สภาวะที่การดูดซับดังกล่าวไม่เอื้ออำนวยทางอุณหพลศาสตร์ การปรากฏตัวของโลหะทำหน้าที่เป็นทางเดินพลังงานต่ำสำหรับสายพันธุ์ก๊าซเพื่อดูดซับโลหะก่อนแล้วจึงกระจายบนพื้นผิวรองรับ สิ่งนี้เป็นไปได้เพราะสปีชีส์ที่ถูกดูดซับจะมีสถานะพลังงานต่ำลงเมื่อมันถูกดูดซับกับโลหะ ดังนั้นจึงลดระดับกั้นการกระตุ้นระหว่างสปีชีส์ในเฟสของแก๊สและสปีชีส์ที่ถูกดูดซับด้วยการสนับสนุน

การรั่วไหลของไฮโดรเจนเป็นตัวอย่างที่พบบ่อยที่สุดของการรั่วไหลของสารดูดซับ ในกรณีของไฮโดรเจน การดูดซับมักจะมาพร้อมกับการแยกตัวของโมเลกุลไฮโดรเจน (H 2 ) กับไฮโดรเจนอะตอม (H) ตามด้วยการล้นของอะตอมไฮโดรเจนที่มีอยู่

ผลกระทบของการหกล้นถูกใช้เพื่ออธิบายข้อสังเกตหลายอย่างในการเร่งปฏิกิริยาและการดูดซับที่ต่างกัน [40]

การดูดซับโมเลกุลบนพื้นผิวพอลิเมอร์เป็นหัวใจสำคัญของการใช้งานหลายอย่าง รวมถึงการพัฒนาสารเคลือบกันติดและในอุปกรณ์ชีวการแพทย์ต่างๆ ลีเมอร์อาจจะถูกดูดซับบนพื้นผิวที่ผ่านการดูดซับ Polyelectrolyte

การดูดซับเป็นขั้นตอนแรกในวงจรชีวิตของเชื้อไวรัส ขั้นตอนต่อไปคือการเจาะ การไม่เคลือบ การสังเคราะห์ (การถอดความหากจำเป็น และการแปล) และการปล่อย วัฏจักรการจำลองแบบของไวรัสในแง่นี้ มีความคล้ายคลึงกันสำหรับไวรัสทุกประเภท ปัจจัยต่างๆ เช่น การถอดรหัสอาจจำเป็นหรือไม่จำเป็น หากไวรัสสามารถรวมข้อมูลจีโนมของมันไว้ในนิวเคลียสของเซลล์ หรือถ้าไวรัสสามารถทำซ้ำตัวเองได้โดยตรงภายในไซโตพลาสซึมของเซลล์

เกมTetrisเป็นเกมปริศนาที่บล็อก 4 บล็อกถูกดูดซับบนพื้นผิวระหว่างการเล่นเกม นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้บล็อก Tetris "เป็นตัวแทนของโมเลกุลที่มีรูปร่างซับซ้อน" และ "การดูดซับบนพื้นผิวเรียบ" ของพวกเขาสำหรับการศึกษาอุณหพลศาสตร์ของอนุภาคนาโน [41] [42]

• อดาทอม
• การดูดซับด้วยความเย็น
• อินเตอร์เฟอโรเมตรีสองขั้ว
• คอนเดนเซอร์ฟลูอิไดซ์เบด
• กล้องจุลทรรศน์แรงโพรบเคลวิน
• ไมโครเมอริติกส์
• ตะแกรงโมเลกุล
• การดูดซับ Polanyi
• การดูดซับแรงดันสวิง
• การดูดซับตามลำดับแบบสุ่ม