Рассмотрим более подробно наиболее применяемые сорбенты

Среди различных адсорбентов, применяемых на практике, первое место принадлежит углям, которые обладают большой пористостью (развитой поверхностью). Внутренняя поверхность пор 1г активного угля достигает 200-500 м². Активные угли получают при действии неактивных газов-носителей, например воды или углекислого газа при температурах 850-950^оС. При этом часть угля выгорает и получается активный уголь, пронизанный тонкими порами с радиусом менее 1 нм. Активные угли хорошо адсорбируют неполярные вещества из водных растворов.

Для адсорбции газов и паров основное значение имеют микропоры, определяющие удельную поверхность угля. Поверхность углей гомеополярна, адсорбция на них определяется лишь по проявлению дисперсионных сил, действующих на весьма коротких расстояниях, (в отличие от проявления электростатических сил на гетерополярных сорбентах). Поэтому адсорбционная способность углей необычайно чувствительна к структуре микропор.

Активные угли имеют кристаллическое состояние, у них обнаружена структура графита, для которой характерна слоистая решетка из шестичленных углеродных колец. Согласно современным представлениям, активные угли - плотные кристаллические агрегаты. Характер пористости связан со структурой агрегата, адсорбционная способность - с размерами её элементов - кристаллитов. Особо активными центрами на поверхности являются ребра и углы кристаллитов. Углеводороды, присутствующие в угле, не экстрагируются растворителями и не удаляются при дегазации. В связи с чем, предполагается, что они связаны химически с граничными атомами углерода в кристаллитах. Адсорбционные свойства активных углей определяются химическими свойствами поверхности.

Адсорбция сильных электролитов на углях носит в основном ионообменный характер. Молекулярная адсорбция наблюдается для органических веществ.

В последнее время наблюдается повышенный интерес к окисленным активным углям, так как у них обнаружена высокая избирательность к отдельным катионам в водных растворах неорганических солей. Установлено, что окисленный уголь преимущественно извлекает из смеси катионы с большой величиной заряда. Высокие обменные характеристики окисленного угля позволяют извлекать с его помощью микроколичества отдельных катионов, даже при таком высоком соотношении концентраций основного компонента и микропримеси, как 10⁵-10⁹ раз.

Регенерацию осуществляют раствором HCl. Окисленные угли не производятся, но могут быть легко получены в лаборатории с применением окислителей (HNO₃,O₂). Эффективное применение активных углей в растворах электролитов обеспечивается с помощью комплексообразователей. Этот метод нашел в последнее время широкое применение для разделения и получения металлов. Сущность метода сводится к использованию различия в адсорбции простых и комплексных ионов на поверхности угля. С помощью комплексообразователей изменяют природу микропримесей и переводят их в более сорбируемую форму. Наибольшей сорбируемостью обладают те компоненты, которые образуют с ионами Me высокопрочные труднорастворимые соединения. Адсорбционно-комплексообразовательный метод может быть осуществлен в разных вариантах. В одном из них реагент-комплексообразователь вводят в очищаемый раствор, который пропускают через колонку с активным углём. В другом варианте реагент наносят на активный уголь и через колонку пропускают очищенный раствор.

При очистке веществ для полупроводниковой техники методом адсорбции наибольшее применение нашли силикагели на конечной стадии очистки. Согласно современным представлениям, силикагель имеет глобулярную структуру, скелет состоит из сросшихся сферических частиц. Поры представляют собой пустоты и зазоры между частицами. Размеры и формы пор зависят от размеров и плотности упаковки сферических частиц, поверхность которых составляет внутреннюю поверхность пор. Наиболее важным и характерным свойством силикагелей является их резко выраженная гидрофильность. Поверхность силикагеля полярна, силикагель хорошо поглощает полярные вещества. Неорганические кислоты не сорбируются силикагелем. Это используется для отмывки силикагеля. Силикагель получают гидролизом растворимых силикатов при большом избытке воды. Силикагель известен, прежде всего, как эффективный осушитель, и как сорбент. Высокая адсорбционная активность, проявляемая силикагелем, по отношению к веществам различной химической природы, позволяет использовать его для одновременной очистки от ряда примесей. Силикагель – гетерополярный сорбент. Поверхность силикагелей в химическом отношении неоднородна и адсорбционные свойства в сильной степени зависят от содержания в нем влаги. Высушенный силикагель всегда содержит некоторое количество воды, при этом только часть её удерживается адсорбционными силами, остальная – прочно удерживаемая вода – связана химически и удаляется лишь путем прокаливания при высоких температурах. Она находится внутри пор в виде гидроксильных групп, выстилающих поверхность силикагелей. На каждый атом Si приходится около 1 ОН^- группы. Неорганические кислоты не сорбируются силикагелями, в том числе и из разбавленных растворов. Это используется для отмывки поверхности силикагелей. Однако получить путем отмывки особо чистые силикагели не удается. При использовании недостаточно чистых кислот и воды может иметь место адсорбция собственных примесей кислоты.

Синтез высокочистых силикагелей имеет свою специфику. Для получения силикагеля с развитой удельной поверхностью гидролиз кремнийсодержащего сырья необходимо проводить в водной среде при большом избытке воды. Тогда получаются силикагели с поверхностью 700м²/г и чистоты 10^-4%. В случае проведения гидролиза при недостатке воды получаются силикагели с чистотой 10^-6-10^-7%, однако, удельная поверхность 300-350м²/г. Отмечается значительная разница в чистоте лабораторных и промышленных образцов силикагеля, полученных одним и тем же методом. Одна из причин загрязнения – проявление адсорбционных свойств силикагелей в условиях транспортировки и хранения.

Применение модифицированных сорбентов позволяет расширить круг извлекаемых примесей и влиять круг извлекаемых примесей и влиять на избирательность адсорбционных свойств. Химическое модифицирование, то есть изменение химической природы поверхности адсорбента, может быть проведено с помощью химических реакций. Для модифицирования используют реакции галоидирования, аминирования, сульфирования и т.д.