Адсорбция на углеродных сорбентах основана на нескольких физических принципах, включая:

Ван-дер-Ваальсовские силы: Эти силы обеспечивают притяжение между молекулами адсорбата и поверхностью сорбента. Они играют ключевую роль в адсорбции неполярных или слабо полярных соединений.

Ионные и дипольные взаимодействия: Для полярных молекул адсорбция может происходить за счет ионных взаимодействий или взаимодействий диполь-диполь.

Устранение энергии: Процесс адсорбции также связан с изменением свободной энергии, что происходит, когда молекулы адсорбируются на поверхности и образуют более стабильное состояние по сравнению с их положением в газе или растворе.

Площадь поверхности: Чем больше площадь поверхности и объем микропор углеродного сорбента, тем большей сорбционной ёмкостью он обладает. Это связано с тем, что на большем количестве активных центров может происходить адсорбция.

Модификация поверхности углеродных сорбентов может существенно влиять на их сорбционную ёмкость. Например:

Присоединение функциональных групп: Введение кислородсодержащих групп (например, гидроксильные, карбонильные, карбоксильные) может улучшить адсорбцию полярных соединений за счёт увеличения водородных связей и ионных взаимодействий.

Изменение гидрофобности: Модификация поверхности может изменить гидрофобные или гидрофильные свойства сорбента. Например, увеличение гидрофобности может улучшить адсорбцию органических соединений, тогда как увеличение гидрофильности может быть полезно для адсорбции водных растворов.

Создание микроструктур: Изменение текстуры и пористости углеродных сорбентов при помощи модификаций может увеличить активную поверхность, что способствует повышению ёмкости сорбции.

Покрытия и композиты: Использование полимерных или других материалов в качестве покрытий может повлиять на выборочную адсорбцию определённых молекул, а также на устойчивость сорбента в процессе работы.

В общем, модификация поверхности углеродных сорбентов позволяет настраивать их свойства для достижения оптимальной сорбционной ёмкости в зависимости от конкретных приложений и типов загрязняющих веществ.