Адсорбция. Механизм адсорбции

АДСОРБЦИЯ

МЕХАНИЗМ АДСОРБЦИИ

МЕХАНИЗМ АДСОРБЦИИ

МЕХАНИЗМ АДСОРБЦИИ Причиной возникновения процесса адсорбции являются силы притяжения, существующие между атомами, молекулами и ионами в твердом состоянии (нескомпенсированность силовых полей частиц), позволяющие частицам на поверхности, притягивать и удерживать другие вещества - газы и жидкости. Адсорбируемая молекула газа задерживается на твердой поверхности, причем этот процесс сопровождается выделением тепла в количестве, часто близком к величине теплоты конденсации, то есть адсорбция всегда является экзотермическим процессом. Следовательно, при осуществлении адсорбции желательно охлаждение слоя адсорбента или предварительное охлаждение подаваемого газа.

адсорбенты Адсорбенты, используемые для обработки газов в стационарных слоях, обычно гранулируются. При этом особое внимание уделяется размеру гранул, от которого зависит сопротивление газовому потоку. Для ожиженных и движущихся адсорбционных слоев большое значение имеет и твердость частиц адсорбента, поскольку в этих случаях желательно по возможности уменьшить истирание адсорбента и снизить расходы, связанные с введением дополнительных его количеств.

АДСОРБЦИЯ Наиболее универсальным адсорбентом - активированный уголь, удельная поверхность единицы массы которого достигает 106 м2/кг. Активированный уголь и ряд других адсорбентов применяют для очистки газов от паров органических растворителей, удаления неприятных запахов и др.

активированный уголь Самое широкое распространение среди адсорбентов получил активированный уголь (его получают из скорлупы кокосового и других видов орехов, фруктовых косточек, битуминозных углей, твердой древесины, а также кокса и остатков процесса нефтепереработки). Активированный уголь - неспецифический адсорбент, который адсорбирует все газы, в том числе и влажные. Поэтому при использовании активированного угля необходимо учитывать, что помимо адсорбции того газа, содержание которого необходимо снизить, будут поглощаться и другие примеси.

АДСОРБЦИЯ Область применения адсорбции: обработка больших объемов газов с низкой концентрацией вредных примесей. Адсорбция позволяет производить очистку газов при повышенных температурах. Посредством адсорбции принципиально возможно извлечь из выбросов любой загрязнитель в широком диапазоне концентраций. Однако высококонцентрированные загрязнители (ориентировочно с концентрациями более 5 г/м3) удобнее подвергать предварительной обработке (конденсацией, абсорбцией) для снижения их концентраций. Необходима также предварительная обработка (осушка) сильно увлажненных газов. При выборе адсорбента основное внимание уделяется его селективности и адсорбционной способности по отношению к извлекаемому компоненту.

ФИЗИЧЕСКАЯ И ХИМИЧЕСКАЯ АДСОРБЦИЯ Если взаимодействие между адсорбатом и адсорбентом ограничивается межмолекулярным взаимодействием и является проявлением физических сил (например, индукционное, электростатическое взаимодействие), то такой процесс носит название физической адсорбция. При проявлении химических сил (например, перераспределение электронной плотности) в процессе взаимодействия говорят о химической адсорбции (хемосорбции).

ФИЗИЧЕСКАЯ И ХИМИЧЕСКАЯ АДСОРБЦИЯ

ХЕМОСОРБЦИЯ

хемосорбция Хемосорбция, как правило, процесс необратимый, то есть десорбция адсорбированного вещества может быть осуществлена только при удалении некоторого количества твердого адсорбента. В качестве примера можно привести кислород, который настолько сильно адсорбируется на активированном угле, что удалить его с поверхности можно только в виде СО или СО2. При хемосорбции в качестве адсорбента используют водные растворы солей, органические вещества и водные суспензии различных веществ.

Аппараты для адсорбционной очистки Аппараты для адсорбционной очистки газов представляют собой вертикальные, горизонтальные или кольцевые емкости, заполненные пористым адсорбентом, через слой которого пропускается поток очищаемого газа. За время контакта загрязнения задерживаются поверхностью адсорбента, а из аппарата выводится газ, который может содержать инертные примеси, не взаимодействующие с адсорбентом или незначительно им поглощаемые. Регенерацию адсорбента проводят продувкой нагретым водяным паром.

Адсорбционная колонна

СХЕМА АДСОРБЦИОННОЙ ГАЗООЧИСТНОЙ УСТАНОВКИ