Adsorció per canvi de pressió

Dibuix esquemàtic del procés PSA ("ària" = entrada d'aire). Note's la simetria en un pla vertical entre els esbossos esquerre i dret.

Generador de nitrogen per mig de PSA.

La adsorció per canvi de pressió (PSA per les seues sigles en anglés) és una tècnica utilisada per a separar algunes espècies de gas d'una mescla de gasos (normalment aire) baix pressió d'acort en les característiques moleculars de les espècies i la seua afinitat per un material adsorbent. Funciona a una temperatura propenca a l'ambiente i diferix significativament de la destilació criogènica comunament utilisada per a separar gasos. S'utilisen materials adsorbents selectius (per eixemple, zeolita, tamisos moleculars, carbó activat, etc.) com a material de captura, adsorbiendo preferentment les espècies de gas objectiu a alta pressió. Després, el procés canvia a baixa pressió per a desorber el gas adsorbido.

Procés

Animació de l'adsorció per oscilació de pressió, (1) i (2) mostrant l'adsorció i desorción alternades.

I	entrada d'aire comprimit		adsorció
Oh	producció d'oxigen		D	desorción
el meu	escape

El procés d'adsorció per canvi de pressió (PSA) es basa en el fenomen de que, baix alta pressió, els gasos tendixen a quedar atrapats en superfícies sòlides, és dir, a ser "adsorbidos". Quant major siga la pressió, més gas es adsorbe. Quan es reduïx la pressió, el gas es llibera o es desorbe. El PSA es pot utilisar per a separar gasos en una mescla perque els diferents gasos es adsorben en una superfície sòlida determinada en major o menor força. Per eixemple, si una mescla de gasos, com l'aire, pansa baix pressió a través d'un recipient que conté un llit adsorbent d'zeolita que atrau el nitrogen en més força que l'oxigen, una fracció del nitrogen permaneixerà en el llit i el gas que ix del recipient serà més ric en oxigen que la mescla que entra. Quan el llit alcança el llímit de la seua capacitat per a adsorber nitrogen, es pot regenerar disminuint la pressió, lliberant aixina el nitrogen adsorbido. Després està llest per a un atre cicle de producció d'aire enriquit en oxigen.

L'us de dos recipients adsorbents permet una producció casi contínua del gas objectiu. També permet una igualació de pressió, a on el gas que ix del recipient que s'està despresurizando s'utilisa per a presurizar parcialment el segon recipient. Açò supon un important aforro energètic i és una pràctica industrial habitual.

Adsorbents

Ademés de la seua capacitat per a discriminar entre diferents gasos, els adsorbents per a sistemes PSA solen ser materials molt porosos elegits pels seus grans àrees superficials específiques. Els adsorbents típics són la zeolita, el carbó activat, el gel de sílice, l'alúmina o les resines sintètiques. Encara que el gas adsorbido en estes superfícies pot consistir en una capa de només una o, com a màxim, unes quantes molècules de gruixa, àrees superficials de varis centenars de metros quadrats per gram permeten l'adsorció d'una gran part del pes de l'adsorbent en gas. Ademés de la seua afinitat per diferents gasos, les zeolita i alguns tipos de carbó activat poden utilisar les seues característiques de tamís molecular per a excloure algunes molècules de gas de la seua estructura en funció del tamany i la forma de les molècules, restringint aixina la capacitat d'adsorció de les molècules més grans.