Adsorpsiyon izotermi, adsorplanan substansın
miktarının gaz substansın basıncına olan
bağımlılığını gösterir.
Adsorpsiyon fenomenini tanımlamak için
kullanılan en yaygın yöntem deneysel olarak elde edilen adsorpsiyon
izotermleridir. Bu tür izotermler için adsorbsiyon verilerin elde edilmesi,
adsorpsiyon sırasında gaz (sıvı) fazdan ayrılan gaz (sıvı) miktarını ölçmeye
dayanır. Bu amaçla kullanılabilen volumetrik ve gravimetrik yöntemler gibi
çeşitli metotlar vardır. Temel tip adsorpsiyon izotermleri Şekil-1’de görüldüğü
gibi altı grupta toplanabilir. Adsorpsiyon izotermleri malzemelerin spesifik yüzey
alanı ve kalıntı partiküllerin ortalama gözenek boyutu veya ortalama boyutu ile
dağılımlarının hesaplamasında kullanılır.
Adsorpsiyon prosesini tanımlamak için kullanılan farklı modellerle
adsorpsiyon izotermlerini matematiksel olarak gösteren çeşitli yöntemler
vardır. Adsorbat tarafından düşük yüzey kaplamada, homojen bir yüzey için
adsorpsiyon izoterm eşitliği Henry denklemi ile verilir:
a = Kp
a = adsorpsiyon değeri, p = gaz basıncı, K = sabittir. Orta derecede kaplamalarda
Freundlich'in ampirik denklemi uygulanabilir (k ve n sabittir).
a = kpn
Düzgün bir yüzey üzerinde monotabaka adsorpsiyon modeli için I. Langmuir
tarafından hassas bir adsorpsiyon izotern teorisi ileri sürülmüştür. Teoriye
göre adsorbat molekülleri ve onların yüzey boyunca olan akışkanlıkları
arasındaki etkileşim ihmal edilebilir. Daha sonra S. Brunauer, P. Emmett ve E.
Teller, polimoleküler adsorpsiyon teorisi olarak tanımlanan ‘BET’ modeli
geliştirdiler. Nitrojen adsorpsiyon izoterminin tayin edilmesinde kullanılan
gemellikle iki model vardır; Langmuir mode (yüzeyde monotabaka gaz) ve BET
model (yüzeyde çok tabaka gaz), Şekil-2.
I: Mikropöröz malzemeler (ör. zeolit, aktif karbon)
II. Poröz olmayan malzemeler (ör. poröz olmayan alumina ve silika)
III. Poröz olmayan malzemeler ve adsorbat ile adsorbent arasındaki etkileşimin zayıf olduğu malzemeler (ör. grafit/su)
IV: Mezoporöz malzemeler (ör. Mezoporöz alumina ve silika)
V: Poröz malzemeler ve adsorbat ile adsorbent arasındaki etkileşimin zayıf olduğu malzemeler (ör. aktif karbon/su)
VI: Homojen yüzey malzemeleri (ör. grafit/Kr ve NaCl/Kr)
Şekil-1: Temel
adsorpsiyon izoermleri
Şekil-2: Gaz
adsorpsiyonu için Langmuir ve BET modellerin kıyaslanması
