Hấp thụ là gì? Các công bố khoa học về Hấp thụ

Hấp thụ là quá trình chất được tiếp nhận vào bên trong vật liệu hoặc chất khác, tạo nên sự phân bố chất trong toàn bộ thể tích vật liệu đó. Đây là hiện tượng quan trọng trong nhiều lĩnh vực như vật lý, hóa học và sinh học, giúp giải thích cơ chế trao đổi chất và xử lý môi trường.

Định nghĩa hấp thụ

Hấp thụ là quá trình trong đó một chất được tiếp nhận hoặc ngấm vào bên trong một vật liệu hoặc một chất khác, tạo nên sự phân bố chất đó trong toàn bộ thể tích vật liệu. Đây là hiện tượng vật lý hoặc hóa học, thường xảy ra khi một chất lỏng, khí hoặc dung dịch tiếp xúc và xâm nhập vào bên trong một pha khác.

Quá trình hấp thụ không chỉ giới hạn trong các lĩnh vực hóa học và vật lý mà còn phổ biến trong sinh học, y học và kỹ thuật môi trường. Trong sinh học, hấp thụ mô tả sự thu nhận các chất dinh dưỡng hoặc thuốc qua màng tế bào hoặc các mô; trong kỹ thuật, hấp thụ dùng để loại bỏ các chất gây ô nhiễm khỏi khí thải hoặc nước thải.

Khái niệm hấp thụ khác biệt với hấp phụ là hấp thụ liên quan đến toàn bộ thể tích vật liệu tiếp nhận, trong khi hấp phụ chỉ diễn ra trên bề mặt vật liệu.

Phân biệt hấp thụ và hấp phụ

Hấp thụ và hấp phụ là hai quá trình thường bị nhầm lẫn do đều liên quan đến việc chất này được giữ lại bởi chất khác, nhưng có sự khác biệt căn bản về cơ chế và phạm vi xảy ra.

Hấp thụ là sự thấm sâu của một chất vào trong thể tích của vật liệu khác, ví dụ như nước được hấp thụ vào bọt biển hoặc thuốc hấp thụ vào máu qua thành ruột. Ngược lại, hấp phụ là quá trình các phân tử hay ion bám dính lên bề mặt của một chất rắn hoặc lỏng mà không thấm sâu vào bên trong.

Sự phân biệt này rất quan trọng trong các ứng dụng kỹ thuật và khoa học, vì chúng ảnh hưởng đến thiết kế các hệ thống lọc, hấp thụ khí, xử lý nước, và cả trong nghiên cứu dược lý.

Cơ chế và nguyên lý của quá trình hấp thụ

Quá trình hấp thụ được điều khiển bởi các hiện tượng vật lý và hóa học như khuếch tán, tương tác phân tử và phản ứng hóa học. Khi có sự chênh lệch nồng độ, áp suất hoặc nhiệt độ giữa hai pha, chất sẽ di chuyển từ nơi có nồng độ cao sang nơi có nồng độ thấp để đạt trạng thái cân bằng.

Khuếch tán là cơ chế chính thúc đẩy sự hấp thụ, trong đó các phân tử hoặc ion di chuyển qua màng hoặc thể tích vật liệu do chuyển động ngẫu nhiên. Bên cạnh đó, phản ứng hóa học giữa chất hấp thụ và vật liệu cũng có thể xảy ra, tạo thành các liên kết mới hoặc thay đổi cấu trúc phân tử.

Nguyên lý hấp thụ có thể được mô tả thông qua các phương trình vật lý và hóa học, trong đó các yếu tố như tốc độ khuếch tán, độ hòa tan và phản ứng hóa học đóng vai trò quan trọng.

Các loại hấp thụ phổ biến

  • Hấp thụ vật lý: Dựa trên các lực tương tác yếu như lực Van der Waals, lực liên kết hydro, và không tạo liên kết hóa học mới. Thường xảy ra ở nhiệt độ thấp và có thể đảo ngược.
  • Hấp thụ hóa học: Liên quan đến phản ứng hóa học giữa chất hấp thụ và vật liệu, tạo thành các liên kết mạnh và thường không thể đảo ngược. Đây là cơ chế phổ biến trong các quá trình xử lý hóa học và lọc khí.

Mỗi loại hấp thụ có đặc điểm riêng và ứng dụng phù hợp trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ công nghiệp đến sinh học.

Ứng dụng của hấp thụ trong công nghiệp

Hấp thụ được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp để xử lý và thu hồi các chất. Một trong những ứng dụng phổ biến nhất là trong xử lý khí thải, nơi các chất gây ô nhiễm như CO2, SO2, và các khí độc khác được hấp thụ bằng dung dịch hoặc vật liệu hấp thụ nhằm làm sạch không khí trước khi thải ra môi trường.

Trong ngành lọc nước, quá trình hấp thụ giúp loại bỏ các tạp chất hữu cơ, kim loại nặng và các chất gây ô nhiễm khác khỏi nước, đảm bảo nguồn nước sạch cho sinh hoạt và sản xuất. Công nghệ hấp thụ còn được dùng để tách chiết các thành phần có giá trị trong công nghiệp hóa chất, thực phẩm và dược phẩm.

Các vật liệu hấp thụ như than hoạt tính, zeolit, silica gel hay polymer được phát triển và tối ưu để tăng khả năng hấp thụ, hiệu suất và độ bền, đáp ứng các yêu cầu khắt khe trong các quy trình công nghiệp hiện đại.

Hấp thụ trong sinh học và y học

Trong sinh học, hấp thụ là quá trình quan trọng giúp cơ thể hấp thu dưỡng chất, oxy và thuốc thông qua các màng tế bào và mô. Quá trình này đảm bảo các chất cần thiết được vận chuyển đến các tế bào để duy trì hoạt động sống.

Việc nghiên cứu hấp thụ thuốc qua da, ruột và các màng sinh học giúp phát triển các phương pháp điều trị hiệu quả và an toàn hơn. Các công nghệ như hệ thống vận chuyển thuốc nano cũng tận dụng cơ chế hấp thụ để cải thiện sinh khả dụng và giảm tác dụng phụ.

Bên cạnh đó, hấp thụ cũng đóng vai trò trong quá trình trao đổi chất và loại bỏ chất độc trong cơ thể, góp phần duy trì cân bằng nội môi và sức khỏe tổng thể.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ

  • Nhiệt độ: Nhiệt độ ảnh hưởng đến vận tốc phân tử và các phản ứng hóa học, thường làm tăng tốc độ hấp thụ vật lý nhưng có thể làm giảm hấp thụ hóa học.
  • Áp suất và nồng độ: Chênh lệch áp suất hoặc nồng độ giữa hai pha là động lực chính thúc đẩy quá trình hấp thụ theo hướng cân bằng.
  • Diện tích bề mặt: Vật liệu có diện tích bề mặt lớn hơn thường có khả năng hấp thụ cao hơn do có nhiều điểm tiếp xúc hơn với chất hấp thụ.
  • Cấu trúc và tính chất vật liệu: Tính xốp, độ hòa tan và thành phần hóa học của vật liệu ảnh hưởng đến hiệu quả hấp thụ.

Phương pháp đo và nghiên cứu hấp thụ

Để đánh giá quá trình hấp thụ, các nhà khoa học sử dụng nhiều kỹ thuật phân tích khác nhau như quang phổ UV-Vis, sắc ký khí và lỏng, cân phân tích và các phương pháp vi cấu trúc như kính hiển vi điện tử (SEM) và phương pháp BET để đo diện tích bề mặt.

Các mô hình toán học như phương trình Fick về khuếch tán và các phương trình động học được áp dụng để mô tả và dự đoán quá trình hấp thụ trong các hệ phức tạp. Việc sử dụng mô phỏng và tính toán giúp tối ưu hóa thiết kế vật liệu hấp thụ và quy trình công nghiệp.

Toán học mô tả hấp thụ

Phương trình Fick mô tả dòng khuếch tán chất qua một môi trường:

J=−DdCdxJ = -D \frac{dC}{dx}

Trong đó, J là dòng khuếch tán (lượng chất khuếch tán qua đơn vị diện tích trên đơn vị thời gian), D là hệ số khuếch tán, và \frac{dC}{dx} là gradient nồng độ theo khoảng cách.

Phương trình này là cơ sở cho nhiều mô hình phân tích hấp thụ trong các ngành công nghiệp và nghiên cứu khoa học, giúp xác định tốc độ hấp thụ và thiết kế hệ thống hấp thụ hiệu quả.

Tài liệu tham khảo

  1. American Chemical Society. Absorption and Adsorption. https://www.acs.org/content/acs/en/education/resources/highschool/chemmatters/past-issues/archive-2014-2015/absorption-and-adsorption.html
  2. Encyclopedia Britannica. Absorption (Physics and Chemistry). https://www.britannica.com/science/absorption-physics
  3. ScienceDirect. Absorption in chemical engineering. https://www.sciencedirect.com/topics/chemical-engineering/absorption
  4. National Center for Biotechnology Information. Drug absorption mechanisms. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK532971/
  5. Khan Academy. Fick's laws of diffusion. https://www.khanacademy.org/science/physics/fluids/diffusion-in-liquids-and-gases/a/ficks-laws-of-diffusion

Các bài báo, nghiên cứu, công bố khoa học về chủ đề hấp thụ:

Phân tích làm giàu bộ gen: Phương pháp dựa trên tri thức để diễn giải hồ sơ biểu hiện gen toàn bộ hệ gen Dịch bởi AI
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America - Tập 102 Số 43 - Trang 15545-15550 - 2005
Mặc dù phân tích biểu hiện RNA toàn bộ hệ gen đã trở thành một công cụ thường xuyên trong nghiên cứu y sinh, việc rút ra hiểu biết sinh học từ thông tin đó vẫn là một thách thức lớn. Tại đây, chúng tôi mô tả một phương pháp phân tích mạnh mẽ gọi là Phân tích Làm giàu Bộ gen (GSEA) để diễn giải dữ liệu biểu hiện gen. Phương pháp này đạt được sức mạnh của nó bằng cách tập trung vào các bộ ge...... hiện toàn bộ
#RNA biểu hiện toàn bộ hệ gen; GSEA; bộ gen; ung thư; bệnh bạch cầu; phân tích ứng dụng; hồ sơ biểu hiện
Một sự tham số hóa nhất quán và chính xác từ \\textit{ab initio} của việc điều chỉnh độ phân tán trong lý thuyết phiếm hàm mật độ (DFT-D) cho 94 nguyên tố H-Pu Dịch bởi AI
Journal of Chemical Physics - Tập 132 Số 15 - 2010
\u003cp\u003ePhương pháp điều chỉnh độ phân tán như là một bổ sung cho lý thuyết phiếm hàm mật độ Kohn–Sham tiêu chuẩn (DFT-D) đã được tinh chỉnh nhằm đạt độ chính xác cao hơn, phạm vi áp dụng rộng hơn và ít tính kinh nghiệm hơn. Các thành phần mới chủ yếu là các hệ số phân tán cụ thể theo từng cặp nguyên tử và bán kính cắt đều được tính toán từ các nguyên lý đầu tiên. Các hệ số cho các bản số phâ...... hiện toàn bộ
#DFT-D #độ phân tán #tiêu chuẩn Kohn-Sham #số phối hợp phân số #phiếm hàm mật độ #lực nguyên tử #ba thân không cộng tính #hệ thống nguyên tố nhẹ và nặng #tấm graphene #hấp thụ benzene #bề mặt Ag(111)
Sự Chấp Nhận Của Người Dùng Đối Với Công Nghệ Máy Tính: So Sánh Hai Mô Hình Lý Thuyết Dịch bởi AI
Management Science - Tập 35 Số 8 - Trang 982-1003 - 1989
Hệ thống máy tính không thể cải thiện hiệu suất tổ chức nếu chúng không được sử dụng. Thật không may, sự kháng cự từ người quản lý và các chuyên gia đối với hệ thống đầu cuối là một vấn đề phổ biến. Để dự đoán, giải thích và tăng cường sự chấp nhận của người dùng, chúng ta cần hiểu rõ hơn tại sao mọi người chấp nhận hoặc từ chối máy tính. Nghiên cứu này giải quyết khả năng dự đoán sự chấp...... hiện toàn bộ
#sự chấp nhận người dùng #công nghệ máy tính #mô hình lý thuyết #thái độ #quy chuẩn chủ quan #giá trị sử dụng cảm nhận #sự dễ dàng sử dụng cảm nhận
Một Mô Hình Mở Rộng Lý Thuyết của Mô Hình Chấp Nhận Công Nghệ: Bốn Nghiên Cứu Tình Huống Dài Hạn Dịch bởi AI
Management Science - Tập 46 Số 2 - Trang 186-204 - 2000
Nghiên cứu hiện tại phát triển và kiểm tra một mô hình lý thuyết mở rộng của Mô Hình Chấp Nhận Công Nghệ (TAM) nhằm giải thích sự hữu ích cảm nhận và ý định sử dụng dựa trên ảnh hưởng xã hội và các quá trình nhận thức công cụ. Mô hình mở rộng, gọi là TAM2, đã được thử nghiệm bằng cách sử dụng dữ liệu theo chiều dọc thu thập được từ bốn hệ thống khác nhau tại bốn tổ chức (N = 156), trong đ...... hiện toàn bộ
#Mô hình chấp nhận công nghệ #cảm nhận về tính hữu ích #ý định sử dụng #ảnh hưởng xã hội #quá trình nhận thức công cụ
Phương pháp băng đàn hồi nút trèo cho việc tìm kiếm các điểm yên ngựa và đường dẫn năng lượng tối thiểu Dịch bởi AI
Journal of Chemical Physics - Tập 113 Số 22 - Trang 9901-9904 - 2000
Một chỉnh sửa của phương pháp băng đàn hồi nút được trình bày để tìm kiếm đường dẫn năng lượng tối thiểu. Một trong những hình ảnh được làm leo lên dọc theo băng đàn hồi để hội tụ một cách nghiêm ngặt vào điểm yên ngựa cao nhất. Ngoài ra, các hằng số đàn hồi biến thiên được sử dụng để tăng mật độ các hình ảnh gần đỉnh của rào cản năng lượng nhằm ước lượng tốt hơn đường tọa độ phản ứng gần ...... hiện toàn bộ
#điểm yên ngựa #đường dẫn năng lượng tối thiểu #băng đàn hồi nút #phương pháp số #lý thuyết phi hàm mật độ #hấp phụ phân hủy #CH4 #Ir (111) #H2 #Si (100)
Các phương pháp quỹ đạo phân tử tự nhất quán. XX. Một tập hợp cơ sở cho hàm sóng tương quan Dịch bởi AI
Journal of Chemical Physics - Tập 72 Số 1 - Trang 650-654 - 1980
Một tập hợp cơ sở Gaussian loại thu gọn (6-311G**) đã được phát triển bằng cách tối ưu hóa các số mũ và hệ số ở cấp độ bậc hai của lý thuyết Mo/ller–Plesset (MP) cho trạng thái cơ bản của các nguyên tố hàng đầu tiên. Tập hợp này có sự tách ba trong các vỏ valence s và p cùng với một bộ các hàm phân cực chưa thu gọn đơn lẻ trên mỗi nguyên tố. Tập cơ sở được kiểm tra bằng cách tính toán cấu ...... hiện toàn bộ
#cơ sở Gaussian thu gọn #tối ưu hóa số mũ #hệ số #phương pháp Mo/ller–Plesset #trạng thái cơ bản #nguyên tố hàng đầu tiên #hàm phân cực #lý thuyết MP #cấu trúc #năng lượng #phân tử đơn giản #thực nghiệm
Phương pháp thống kê để kiểm tra giả thuyết đột biến trung tính bằng đa hình DNA. Dịch bởi AI
Genetics - Tập 123 Số 3 - Trang 585-595 - 1989
Tóm tắt Bài báo này nghiên cứu mối quan hệ giữa hai ước lượng biến đổi di truyền ở cấp độ DNA, cụ thể là số lượng vị trí phân ly và số lượng khác biệt nucleotide trung bình được ước lượng từ so sánh cặp. Kết quả cho thấy mối tương quan giữa hai ước lượng này lớn khi kích thước mẫu nhỏ và giảm dần khi kích thước mẫu tăng lên. Dựa trên mối quan hệ thu...... hiện toàn bộ
Phương pháp để thu được chữ ký số và hệ thống mật mã khóa công khai Dịch bởi AI
Communications of the ACM - Tập 21 Số 2 - Trang 120-126 - 1978
Một phương pháp mã hóa được trình bày với đặc điểm mới là việc công khai một khóa mã hóa không tiết lộ khóa giải mã tương ứng. Điều này có hai hệ quả quan trọng: (1) Không cần đến những người chuyển phát hoặc các phương tiện bảo mật khác để truyền tải khóa, vì một thông điệp có thể được mã hóa bằng khóa mã hóa được công khai bởi người nhận mong muốn. Chỉ có người đó có thể giả...... hiện toàn bộ
Quan sát sóng hấp dẫn từ sự hợp nhất của một cặp hố đen Dịch bởi AI
Physical Review Letters - Tập 116 Số 6
Vào ngày 14 tháng 9 năm 2015 lúc 09:50:45 UTC, hai detector của Đài quan sát Sóng hấp dẫn Laser Interferometer đã đồng thời quan sát một tín hiệu sóng hấp dẫn tạm thời. Tín hiệu này tăng dần tần số từ 35 đến 250 Hz với độ căng sóng hấp dẫn đỉnh cao là 1.0×10−21. Nó khớp với hình dạng sóng mà thuyết tương đối tổng quát dự đoán cho quá trình gia tăng và hợp nhất của một cặp hố đen và giai đoạn giảm âm của hố đen đơn thuần kết quả. Tín hiệu được quan sát với tỷ số tín hiệu trên tiếng ồn bằng phương pháp lọc khớp là 24 và tỷ lệ báo động sai ước tính là ít hơn 1 sự kiện trên 203.000 năm, tương đương với độ tin cậy lớn hơn 5.1σ. Nguồn phát nằm ở khoảng cách độ sáng 410−180+160  Mpc tương ứng với độ dịch chuyển đỏ z=0.09−0.04+0.03. Trong khung nguồn phát, khối lượng hố đen ban đầu là 36−4+5M⊙ và 29−4+4M⊙, và khối lượng hố đen cuối cùng là 62−4+4M⊙, với hiện toàn bộ
#sóng hấp dẫn #hố đen #thuyết tương đối tổng quát #phát hiện sóng hấp dẫn #hợp nhất hố đen
Mô hình tuyến tính và phương pháp Bayes thực nghiệm để đánh giá sự biểu hiện khác biệt trong các thí nghiệm vi mạch Dịch bởi AI
Statistical Applications in Genetics and Molecular Biology - Tập 3 Số 1 - Trang 1-25 - 2004
Vấn đề xác định các gen được biểu hiện khác biệt trong các thí nghiệm vi mạch được thiết kế đã được xem xét. Lonnstedt và Speed (2002) đã đưa ra một biểu thức cho tỷ lệ hậu nghiệm của sự biểu hiện khác biệt trong một thí nghiệm hai màu được lặp lại bằng cách sử dụng một mô hình tham số phân cấp đơn giản. Mục đích của bài báo này là phát triển mô hình phân cấp của Lonnstedt và Speed (2002) ...... hiện toàn bộ
Tổng số: 6,939   
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 10

Chủ đề khác

#tưới nhỏ giọt

Tưới nhỏ giọt là gì? Các nghiên cứu khoa học về Tưới nhỏ giọt

#y học thay thế

Y học thay thế là gì? Các bài nghiên cứu khoa học liên quan

#cá chim vây vàng

Cá chim vây vàng là gì? Các công bố khoa học về Cá chim vây vàng

#tương tác coulomb

Tương tác coulomb là gì? Các nghiên cứu khoa học liên quan

#bảo vệ người tiêu dùng

Bảo vệ người tiêu dùng là gì? Nghiên cứu khoa học liên quan

#chuột già

Chuột già là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

#lục lạp

Lục lạp là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

#phong tỏa

Phong tỏa là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

#stress nước

Stress nước là gì? Các bài nghiên cứu khoa học liên quan

#mưa lớn

Mưa lớn là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan


Xem thêm