پروتئین‌ها

کربوهیدرات‌ها

چربی‌ها

شن

نمک‌ها

فلزات

شکل ۱- ۱٫ نمودار خوشه ای برای دسته بندی کلیه‌ی پساب‌های آبی

واژه جذب سطحی برای تشریح‌این حقیقت بکار می‌رود که غلظت مولکول‌های جذب شده در سطح تماس جامد بیشتر از فاز گاز یا محلول است. جذب روی یک سطح جامد به علت نیروی جاذبه اتم‌ها یا مولکول‌ها در سطح آن جامد است. در عمل جذب سطحی نیروهای مختلفی اعم از فیزیکی و شیمیایی مؤثرند و مقدار آن بستگی به طبیعت ماده جذب شده و جسم جاذب دارد و به‌این دلیل می‌توان مثلا ماده ای را که در یک مخلوط وجود دارد جدا نمود[۳, ۴].
چند مثال که در ادامه بیان شده‌، نمایانگر طبیعت عمومی‌جداسازی‌ها خواهد بود و کاربرد‌های اصلی آن را نشان می‌دهد. در حالت جداسازی‌های گازی از فرایند جذب، در رطوبت زدائی‌ها هوای خشک و دیگر گازها، بوزدائی و جداسازی ناخالصی‌ها از گازهای صنعتی مثل دی اکسید کربن، بازیابی حلال‌های پر ارزش از محلول رقیق آن‌ها با هوا یا گاز‌های دیگر، و جداسازی مخلوطی از هیدرو کربن‌های گازی مانند مخلوطی از متان، اتیلن، اتان، پروپیلن و پروپان استفاده می‌شود[۵].
از فرایند‌های جداسازی مایع می‌توان رطوبت زدائی بنزین، رنگ زدائی محصولات نفتی و محلول‌های آبکی قندی، بوزدائی و طعم زدائی آب، و جداسازی هیدرو کربن‌های آروماتیکی و پارافینی، را نام برد که هر کدام از‌این موارد در صنعت کاربرد وسیعی داشته و بنا به مورد و شرایط محدوده کاری از آن استفاده می‌شود. علاوه بر موارد ذکر شده، جذب رنگ در صنایع مختلفی جزو فرایند‌های مطلوب بوده‌که کارهایی نیز در جهت افزایش انتقال رنگ از فاز محلول به سلولز انجام شده، از جمله‌ی کاربرد‌های‌این فرایند در تولید کاغذهای رنگی و صنایع نساجی می‌توان اشاره کرد[۶].
این عملیات‌ها همه از‌این جهت مشابه هستند که در آن‌ها مخلوطی که باید تفکیک شود با یک فاز نامحلول دیگر تماس حاصل می کند (مانند جذب جامد) و پخش نامساوی مواد اولیه بین فاز جذب شده روی سطح جامد و توده سیال موجب جداسازی می‌شود[۷].
انواع جذب
دو مکانیزم اصلی برای جذب سطحی وجود دارد[۵]:
جذب فیزیکی یا واندوالس
جذب شیمیایی
در جذب فیزیکی به دلیل نیروهای جاذبه‌ی بین مولکولی جامد و ماده‌ی جذب شده یک پدیده‌ی برگشت پذیر رخ می‌دهد.‌این حالت تراکم با تولید حرارت همراه است که کمی‌بیش از حرارت نهان تبخیر و در حدود حرارت تصعید گاز می‌باشد. ماده‌ی جذب شده در کریستال و شبکه‌ی کریستالی جامد نفوذ نمی‌کند. و در آن حل نمی‌شود، بلکه در سطح باقی می‌ماند. در حالت کلی، در تعادل، فشار جزئی ماده جذب شده برابر با فشار فاز گاز تماس یافته با آن است و باکاهش فشار فاز گازی یا با افزایش دما، گاز جذب شده به راحتی دفع و از سطح بدون تغییر شکل جدا می‌شود. برگشت پذیری در‌این نوع عملیات جذب در صنعت بسیار مهم است، زیرا بازیابی جاذب‌های ساخته شده به دلیل صرفه جویی اقتصادی بسیار حائز اهمیت است، نمونه ای از‌این فرایند‌ها را می‌توان فرایند PSA دانست که در آن بایستی جاذب را برای مصرف مجدد بازیابی کرد.
جذب شیمیایی؛‌این نوع جذب، نتیجه‌ی فعل و انفعالات شیمیایی جامد و ماده جذب شده‌است. نیروهای چسبندگی معمولاً بیشتر از آن چیزی است که در جذب فیزیکی وجود دارد. حرارت آزاد شده در عمل جذب شیمیایی معمولاً زیاد و در حدود یک واکنش شیمیایی است، برای یک ماده ممکن است که جذب فیزیکی و در دمای زیاد‌، جذب شیمیایی مشاهده شود. جذب شیمیایی در کاتالیزورها مهم است.
طبیعت جاذب‌ها
جاذب‌ها بایستی خواص مهندسی شده‌ی خود را داشته باشند که از جمله‌ی‌این خواص، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
نباید اختلاف فشار زیادی‌ایجاد کنند
نباید به همراه مواد از بستر خارج شوند
مقاومت سختی خوبی داشته باشند
بخواهیم در ظروف نگهداری و خارج کنیم، براحتی جریان پیدا کنند.
جاذب‌ها
جامدی که بر روی سطح آن جذب اتفاق می‌افتد جاذب^[۳] می‌نامند. ماده‌ی جذب شده را مجذوب^[۴] می‌نامند. جذب سطحی بر روی سطح مشترک جامد مایع به وقوع می‌پیوندد[۸].
جامد‌های جاذب معمولا به شکل گرانول (ذرات کروی شکل با قطر چند میلیمتر) مصرف می‌شوند و اندازه آن‌ها از ۱۲ میلیمتر قطر تا ۵۰ میکرومتر متغیر است[۵, ۹]. به تازگی استفاده از نانو تکنولوژی سبب گردیده که حتی ابعاد نانو نیز به تسخیر روش‌ها و فناوری‌های کاربردی برای جذب در آمده و استفاده از آن رونق یابد. از جمله‌ی‌این دسته از جاذب‌ها می‌توان به نانو پلیمرهای زیستی و سطوح با ابعاد نانوساختار اشاره کرد.
همان طور که اشاره شد، جامد‌ها باید بر اساس کاربرد و موقعیت مصرف دارای بعضی خواص مهندسی باشند. برای مثال اگر از آن‌ها در یک بستر ثابت با جریان گاز یا مایع استفاده می‌شود، نباید اختلاف فشار زیادی‌ایجاد کنند و همچنین نباید توسط جریان سیال به خارج حمل شوند. آن‌ها باید از مقاومت و سختی خوبی برخوردار باشند تا در اثر حمل و نقل و همچنین در اثر وزن خود در بستر خرد نشوند. در صورتی که بخواهیم آن‌ها را از ظروف نگهداری به داخل و خارج انتقال دهیم، باید به راحتی جریان پیدا کنند.‌این‌ها خواصی هستند که به راحتی شناخته می‌شوند[۵, ۱۰].
خاصیت جذب جامد‌ها یک مسأله دیگر است. جذب یک پدیده عمومی‌است و تمام جامد‌ها، مقداری از گاز‌ها و بخارات را جذب می‌کنند. ولی در اهداف صنعتی تنها بعضی جامدات ظرفیت جذب لازم را دارند. پس جامداتی که دارای خاصیت جذب بسیار ویژه ای هستند و به مقدرا زیاد جذب انجام می‌دهند، طبیعت شیمیایی آن‌ها با خواص جذب رابطه دارد. ولی صرف شناسایی شیمیایی، برای مفید بودن آن کافی نیست. برای مثال استخراج، تمام نمونه‌های خالص بوتیل استات که اسید استیک را از آب استخراج می‌نمایند دارای قدرت یکسان هستند.‌این حالت برای خواص جذبی سیلیکاژل نسبت به بخار آب صادق نیست.‌این خواص جذبی بیشتر بستگی به روش ساخت ماده و دسترسی و سطح تماس جذب‌شونده و جاذب و سابقه جذب و دفع مواد روی آن دارد.
برخی از فرآیندهای جذب همراه با واکنش شیمیایی است، به طوری که به دلیل واکنش، جذب سریع‌تر اتفاق می‌افتد و خود به خودی می‌باشد، از‌این نوع جذب‌ها می‌توان به جذب رنگ دی آزو بر روی بنتونیت اشاره کرد[۱۱]. در‌این گونه فرآیندها گرمای جذب به محیط داده‌شده و حتی خود جاذب دمایش افزایش پیدا کرده و فرایند جذب را تحت تأثیر قرار می‌دهد. بسیاری از جامدات‌این خاصیت را دارند که بتوانند مقداری گاز یا ماده حل شده در حلالی را، جذب نمایند.
عوامل تأثیرگذار بر روی قدرت جذب یک جاذب

سطح تماس
یکی از مهم‌ترین پارامترهای جذب، سطح تماس دو گونه‌ی جذب‌شونده و جاذب می‌باشد. با افزایش سطح تماس مقدار جذب افزایش می‌یابد، بهترین جذب کننده‌ها موادی هستند که ذرات ریزتری داشته باشند و به عبارت دیگر سطح تماس بیشتر داشته باشند. در دهه‌ های اخیر مبحث نانو و جاذب‌های نانو ساختار پا به عرصه‌ی تکنولوژی‌های کاربردی گذاشته که با وجود پیشرفت‌های حاصله، هنوز تأییدات‌ایمنی و بهداشتی درباره‌ی‌این مواد در‌‌هاله ای از ابهام قرار دارد. به همین خاطر در اکثر تحقیقات به‌این اشاره شده که کاربرد نانو تکنولوژی در تجهیزاتی که در تماس مستقیم با پوست و بدن انسان ندارد بلامانع است(مانند تجهیزات سرچاهی و کاربردهای حفاری چاه‌های نفتی در زمینه‌ی ازدیاد برداشت).