काही घन किंवा द्रव पदार्थ त्यांच्या पृष्ठभागाशी संपर्कात येणाऱ्या दुसऱ्या एखाद्या घन, द्रव किंवा वायूरूप पदार्थांतील (रेणू, अणू, आयन यांसारखे) घटक आकृष्ट करून स्वत:च्या पृष्ठभागावर साचवून ठेवतात. या क्रियेला ‘अधिशोषण’ म्हणतात. ज्या पदार्थाच्या पृष्ठभागावर अधिशोषणाची क्रिया होते, त्या पदार्थाला अधिशोषक (adsorbent) असे म्हणतात, तर आकृष्ट झालेल्या पदार्थाला अधिशोषित द्रव्य (adsorbate) असे म्हणतात.
अधिशोषण हे शोषणाहून अगदी भिन्न असते. शोषणात संपूर्ण घन किंवा द्रव पदार्थ भाग घेत असतो. उलट अधिशोषण हे पदार्थाच्या पृष्ठापुरतेच मर्यादित असते. अधिशोषण ही एक पृष्ठीय, भौतिक-रासायनिक क्रिया आहे.
प्रकार : (अ) भौतिक अधिशोषण (Physisorption): जेव्हा अधिशोषक व अधिशोषित द्रव्य व्हॅन डर वॉल बलाद्वारे आकृष्ट होतात, तेव्हा या क्रियेला भौतिक अधिशोषण म्हणतात. यामध्ये अधिशोषणाद्वारे एक किंवा अनेक थर तयार होऊ शकतात. ही प्रक्रिया व्युत्क्रमी (reversible) आहे. (आ) रासायनिक अधिशोषण (Chemisorption) : जेव्हा अधिशोषक आणि अधिशोषित द्रव्य यांमध्ये रासायनिक बंध तयार होतात, तेव्हा या क्रियेला रासायनिक अधिशोषण म्हणतात. यामध्ये अधिशोषणाद्वारे एक थर तयार होऊ शकतो. ही प्रक्रिया अव्युत्क्रमी (irreversible) आहे.
इतिहास : १९०९ मध्ये जर्मन वैज्ञानिक फ्रुंडलिख यांनी अधिशोषणाचा सिध्दांत मांडला. या सिध्दांतानुसार जसा दाब वाढेल तसा अधिशोषणाचा वेग वाढत जातो, तर उच्च दाब असताना अधिशोषणाचा वेग हा दाबासोबत वाढत नाही किंवा कमी होत नाही म्हणजेच उच्च तापमानाला अधिशोषणाचा वेग हा दाबनिरपेक्ष असतो. यासंदर्भातील फ्रुंडलिख समीकरण पुढीलप्रमाणे,
x/m ∝ P 1
x/m ∝ k P 1/n
log x/m = log k + 1/n log P
यामध्ये, x= अधिशोषित वायूचे द्रव्यमान, m = अधिशोषकाचे द्रव्यमान, P = दाब आणि k=अधिशोषण स्थिरांक.
अशा प्रकारे लँगम्यूर सिध्दांत तसेच स्टीफन ब्रॉन्यूर, पॉल इमेट आणि एडवर्ड टेलर यांचे बीइटी समीकरणही अधिशोषणाच्या संदर्भात वापरले जाते.
अधिशोषणावर प्रभाव पाडणारे घटक : (१) तापमान : अधिशोषण ही ऊष्मोत्सर्गी (exothermic) क्रिया असल्याने कमी तापमानास अधिशोषणाचा वेग वाढतो. (२) दाब : जसा दाब वाढत जाईल तसा अधिशोषणाचा वेग वाढतो. संपृक्त पातळीनंतर(saturation point) वेगामध्ये बदल होत नाही. (३) पृष्ठफळ : अधिशोषकाचे पृष्ठफळ जास्त असल्यास अधिशोषणाचा वेग वाढतो. (४) अधिशोषकाची कारक ऊर्जा (activation energy): भौतिक अधिशोषणासाठी कारक ऊर्जा आवश्यक नाही. परंतु रासायनिक अधिशोषणासाठी कारक ऊर्जा आवश्यक आहे. याकरिता चूर्ण स्वरूपातील अधिशोषक वापरणे, अधिशोषकाच्या पृष्ठभागाला उष्णता देणे अशा उपाययोजना करता येतात.
उपयोग : (१) साखर शुध्दीकरण प्रक्रियेत साखरेच्या विद्रावामध्ये कोळसा (charcoal) टाकला असता तो अशुध्दींचे अधिशोषण करतो. (२) वायू मुखवट्यातील (gas mask) सक्रियित कोळसा (activated charcoal) हवेतील विषारी वायूंचे अधिशोषण करून शुध्द हवा श्वसनासाठी उपलब्ध करतो.
विशोषण (Desorption) : अधिशोषक आणि अधिशोषित द्रव्य विलग करण्याच्या प्रक्रियेला विशोषण असे म्हणतात. ही व्युत्क्रमी (reversible) प्रक्रिया आहे. विशोषण ही अधिशोषणाच्या विरुध्द क्रिया आहे.
सक्रियित ॲल्युमिना, सच्छिद्र कार्बन अशा काही ठराविक पदार्थांमध्ये हा गुणधर्म पाहावयास मिळतो.
संदर्भ :
- Masel, Richard L. Principles of Adsorption & Reaction on solid surfaces, John Wiley & Sons Publications, New York, 1996.
- Ruthven, Douglas M. Principles of Adsorption & Adsorption Processes, John Wiley & Sons Publications, New York, 1984.
समीक्षक – भालचंद्र भणगे