Қауіпсіздік ережелері
Адсорбенттердің статикалық және динамикалық белсенділігі
жүктеу/скачать 13,23 Mb.
|
адсорбция
- Бұл бет үшін навигация:
- Адсорбенттің статискалық белсенділігі
- Динамикалық белсенділік
- Негізгі өнеркәсіптік адсорбенттер және олардың қасиеттері
| Адсорбенттердің статикалық және динамикалық белсенділігі
Адсорбенттің негізгі сипаттамасы-бұл сіңіргіштің көлем немесе салмақ бірлігімен жұтылған заттың салмағымен анықталатын белсенділігі. Статикалық және динамикалық белсенділікті ажыратады. Адсорбенттің статискалық белсенділігі берілген температурада адсорбенттің салмақтық немесе көлемдік бірлігі тепе-теңдікке жеткен кезде адсорбцияланған заттың максималды мөлшерімен және газ-ауа қоспасындағы адсорбцияланатын заттың концентрациясымен сипатталады. Динамикалық белсенділік - адсорбенттің сипаттамасы болып табылады, өйткені бу қоспасы адсорбент қабаты арқылы адсорбцияланатын газдың секіруіне дейін өтеді. Егер газ қоспасы адсорбент қабаты арқылы өтсе, онда процестің бастапқы кезеңі адсорбтив толығымен газ қоспасынан алынады. Белгілі бір уақыттан кейін абсорберден шыққан газ қоспасында адсорбенттің байқалатын, үнемі артып отыратын мөлшері (ағызу) пайда бола бастайды, ал процестің соңында шығатын газдың концентрациясы бу-ауа қоспасының бастапқы концентрацияға тең болады. Егер абсорбциялық процестерде процестің таңдамалы сапалары газдың сіңіретін сұйықтықтағы ерігіштігімен немесе ерімейтіндігімен анықталса, адсорбциялық процестерде таңдамалы қасиеттердің критерийі адсорбенттің статикалық белсенділігі болып табылады. Адсорбентпен жанасатын газдар қоспасынан қайнау температурасы жоғары заттың газы немесе буы бірінші және әлдеқайда көп мөлшерде жұтылады. Көп жағдайда сіңірілген газдың қайнау температурасы (мысалы, бензол буы) инертті газдың (мысалы, ауа) қайнау температурасынан айтарлықтай ерекшеленеді және инертті газдың болуы оның процесстің жүруіне әсер етпейді. Құрамдас бөліктерінің қайнау температурасы жақын газдар қоспасын адсорбциялық әдіспен бөлу үлкен қиындықтар туғызады немесе іс жүзінде мүмкін емес. Негізгі өнеркәсіптік адсорбенттер және олардың қасиеттері Негізгі өндірістік адсорбенттер микрокеуектерінің үлкен көлемі бар кеуекті денелер болып табылады. Адсорбенттердің қасиеттері олар жасалған материалдың табиғатымен және кеуекті ішкі құрылымымен анықталады. Өнеркәсіптік адсорбенттерде сіңірілетін заттың негізгі мөлшері микрокеуектер (г‹10-9м) қабырғаларында сорбцияланады. Өтпелі кеуектер (10-9‹г‹10-7м) мен микрокеуектердің (г‹10-7м) рөлі негізінен адсорбцияланған затты микрокеуектерге тасымалдауға дейін төмендейді. Адсорбенттер адсорбенттің массасына немесе көлеміне, оның кеуекті құрылымына, сіңірілетін заттың табиғатына, оның концентрациясына, температурасына, сондай-ақ газдар мен булар үшін олардың ішінара қысымынан адсорбенттің максималды мүмкін болатын концентрациясымен анықталатын сіңіру қабілетімен немесе адсорбциялық қабілетімен сипатталады. Берілген жағдайларда адсорбенттің максималды сіңіру қабілетін шартты түрде тепе-теңдік белсенділігі деп атайды. Химиялық құрамы бойынша барлық адсорбенттерді көміртекті және көміртекті емес адсорбенттер деп бөлуге болады. Көміртекті адсорбенттерге белсенді (белсенді көмір), көміртекті талшықты материалдар, қатты отынның кейбір түрлері жатады. Көміртекті емес адсорбенттерге силикагельдер, белсенді глинозем, алюмагельдер, цеолиттер және сазды жыныстар жатады. Көптеген ретсіз орналасқан графит микрокристалдарынан тұратын белсендірілген көмірлер, әдетте, сұйықтар мен газдарды (буларды) тазарту және бөлу кезінде органикалық заттарды сіңіру үшін қолданылады. Осыдан кейін көмір белсендіріледі, мысалы, 850-900оС температурада күйдіріледі, бұл шайырлы заттардан кеуектердің бөлініп, жаңа микрокеуектердің пайда болуына әкеледі. Активтену сонымен қатар органикалық еріткіштермен кеуектерден шайырларды алу, атмосфералық оттегімен тотығу және т.б. тәсілдер арқылы жүреді. Көмірдің біртекті құрылымы оларды химиялық әдістермен белсендіргенде алынады: оларды ыстық тұз ерітінділерімен (сульфаттар, нитраттар және т.б.) немесе минералды қышқылдармен (күкірт, азот және т.б.) өңдеу арқылы. Активтендірілген көмір адсорбцияда өлшемі 1-ден 7 мм-ге дейін болатын түйіршіктер түрінде немесе ұнтақ түрінде қолданылады. Түйіршіктер мен ұнтақтарды ұнтақтау және жіктеу арқылы алады. Белсенді көміртектің меншікті белсенді беті 1 грамм үшін 600-ден 1700 м2-ге дейінгі мәнді көрсетіледі. Белсендірілген көмірлер негізінен газ қоспаларындағы органикалық сұйықтықтардың буларын сіңіру және әртүрлі ерітінділерді қоспалардан тазарту үшін қолданылады. Бұл көмірлердің елеулі кемшілігі жанғыштығы болып табылады және оларды 200 оС-ден аспайтын температурада қолдануға болады. Тұтанғыштықты азайту үшін оларға силикагель қосылады, алайда мұндай қоспа адсорбент белсенділігінің төмендеуіне әкеледі, сондықтан іс жүзінде силикагель қосылған белсендірілген көмірлер сирек қолданылады. Силикагель – күкірт немесе тұз қышқылдарының немесе қышқыл тұздарының натрий силикатының ерітіндісіндегі ерітінділерінің әсерінен алынған кремний қышқылы гелін сусыздандыру өнімі. Тұндырылған кремний қышқылының гелі жуудан кейін 115-130 оС температурада 5-7% ылғалдылыққа дейін кептіріледі. Силикагельдер көлемі жағынан да, таралу жағынан да кеуектердің біркелкілігімен ерекшеленеді. Су буын сіңіру үшін, газдарды кептіру үшін т.б. силикагель диаметрі 0,2-ден 7 мм-ге дейін дәндер түрінде қолданылады. Силикагельдің меншікті белсенді беті бір грамм үшін 600 м2 мәнде көрсетіледі. Силикагельдердің артықшылығына олардың жанбайтындығы және жоғары механикалық беріктігі жатады. Кемшілігі ылғал болған кезде органикалық заттардың буларына қатысты сіңіру қабілетінің күрт төмендеуі. Сорбциялық қасиеттері бойынша алюминий гидроксидін 600-1000 оС температурада термиялық өңдеу арқылы алынған алюмагельдер силикагельмен тығыз байланысады. Алынған сорбенттің кеуектерінің диаметрі 1-3 нм, меншікті бетінің ауданы 2*105- 4*105 мұндай сорбенттің көлемдік тығыздығы 1600 кг/м3. Алюмагельдерді газдарды кептіру, сулы ерітінділер мен минералды майларды тазарту үшін қолданады. Цеолиттер – құрамында сілтілі, сілтілі жер металдарының оксидтері бар сулы алюмосиликаттар болып табылатын табиғи немесе синтетикалық минералдар. Бұл адсорбенттер қалыпты кеуекті құрылымымен сипатталады, оның мөлшері сіңірілген молекулалармен салыстырылады. Бұл адсорбенттер өлшемдері сіңірілген молекулалармен салыстырылатын қалыпты кеуекті құрылымымен ерекшеленеді. Цеолиттердің ерекшелігі – адсорбциялық беттер бір-бірімен белгілі диаметрлі терезелермен байланысқан, олар арқылы тек кішірек молекулалар ғана өте алады. Әртүрлі мөлшердегі молекулалары бар қоспаларды бөлетін болғаны үшін, цеолиттерді молекулярлық елеуіштер деп атайды. Газ қоспаларын бөлу үшін цеолиттер өлшемі 1-ден 5 мм-ге дейін болатын шарлар немесе түйіршіктер түрінде, ал сұйық қоспаларды бөлу үшін - ұсақ түйіршікті ұнтақ түрінде қолданылады. Цеолиттер әсіресе газдар мен сұйықтықтарды терең кептіру үшін, молекулярлық массалары ұқсас заттардың қоспаларын тазарту және бөлу үшін, сондай-ақ катализаторлар мен оларды тасымалдаушылар ретінде кеңінен қолданылады. Сұйықтықтарды әртүрлі қоспалардан тазарту үшін адсорбенттер ретінде табиғи саз жыныстары қолданылады. Бұл саздарды белсендіру үшін оларды күкірт немесе тұз қышқылдарымен өңдейді және (1,0÷1,5) м2/кг арнайы кеуекті беті бар адсорбент алынады. Жұмыс келесі схема бойынша жұмыс істейтін қондырғыда (1-сурет) жүзеге асырылады. Ауа компрессор 1 арқылы шығын өлшегіш 2 арқылы инелі клапан арқылы су толтырылған колбаға 3 жіберіледі. Бөлгіштің 5 көмегімен ауа су қабаты арқылы біркелкі таралады және көпіршіктенеді, бұл оның ылғалдылығының жоғарылауына әкеледі. Содан кейін ылғалды ауа колбаға 4 түседі, онда ауа адсорбентпен әрекеттесу (адсорбция процесі) есебінен кептіріледі. Ауаның ылғалдылығы 6 салыстырмалы ылғалдылық датчигімен өлшенеді. жүктеу/скачать 13,23 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|