Адсорбенты – это вещества, обладающие способностью адсорбции (от лат.
Ad - на, и sorbeo - поглощаю), т. е. поглощения, всасывания какого-либо другого
вещества из раствора или из газа только своей поверхностью, в отличие от абсорбентов,
которые поглощают, всасывают всей своей массой. Причина адсорбции –
нескомпенсированность межмолекулярных сил вблизи этой поверхности, т. е. наличие
адсорбционного силового поля. Тело, создающее такое поле, называют адсорбентом,
вещество, молекулы которого могут адсорбироваться - адсорбтивом, а уже
адсорбированное вещество – адсорбатом. Природа адсорбционных сил может быть
различной - если это Ван-дер-ваальсовые силы, то адсорбция называется
физической, если валентные (т. е. адсорбция сопровождается образованием
поверхностных химических соединений) - химической или хемосорбцией. Хемосорбция
имеет отличительные черты: необратимость, высокие тепловые эффекты и
активированный характер. Между физической и химической адсорбцией существует
множество вариантов промежуточных случаев, например, адсорбция, обусловленная
образованием водородных связей. Адсорбенты - это искусственные или природные
тела с развитой поверхностью (создаваемой капиллярами или кристаллической
решеткой), которая хорошо поглощает (адсорбирует) вещества из газов и
растворов. Адсорбционные свойства адсорбентов зависят от химического состава и
физического состояния поверхности, от характера пористости и удельной
поверхности (поверхности, приходящейся на 1 г вещества). Непористые адсорбенты
(молотые кристаллы, мелкокристаллические осадки, частицы дымов, сажи, аэросил)
имеют удельные поверхности приблизительно от 1 м2/г до 500 м2/г.
Удельная поверхность пористых адсорбентов (силикагелей, активированного оксида (окиси)
алюминия (алюмогелей), алюмосиликатных катализаторов, активированных углей) достигает 1000 м2/г. Пористые адсорбенты получают,
создавая сети пор в грубодисперсных твёрдых телах химическим воздействием.
Адсорбенты применяются как носители в катализе, как наполнители для полимеров,
для хроматографического разделения смесей в хроматографии, в противогазах, в
медицине, в нефтепереработке (риформинг, гидроочистка, гидрокрекинг),
нефтехимии для очистки нефтепродуктов (нефти, бензина и т. д.) и газов,
адсорбционной очистки масел, прежде всего трансформаторных, от кислот —
продуктов окисления масел, как статические осушители при консервации приборов и
оборудования, а также в высоковакуумной технике для сорбционных насосов. В
большинстве отраслей промышленности при производстве различной продукции
используются сжатый воздух, различные технические газы (углекислый газ, водород
и т. д.) и жидкости. Чтобы избежать нежелательного образования влаги, льда и
возможных последующих проблем, связанных с коррозией, загрязнением либо
обледенением оборудования, намоканием фильтровальных материалов, из сжатого
воздуха, различных технических газов и жидкостей необходимо удалить влагу, т.
е. осушить. Необходимость осушки и очистки присутствует в разнообразных
процессах, в числе которых, например, кондиционирование воздуха или транспортировка
природного газа по трубопроводам. Осушка природного газа обеспечивает
непрерывную эксплуатацию оборудования и газопроводов, предотвращая образование
ледяных и гидратных пробок. Адсорбенты-осушители можно разделить на
активированный оксид (окись) алюминия — очищенный боксит; гели — вещества,
состоящие из оксида кремния (силикагели) или алюмогеля; молекулярные сита —
цеолиты; активированный уголь - пористые вещества, получаемые из различных углеродсодержащих
материалов органического происхождения. Использование адсорбента на основе
оксида алюминия активного — один из основных способов осушки воздуха,
технических газов и жидкостей, он особенно хорошо подходит для осушки сжатого
воздуха или газов и жидкостей с высокой относительной влажностью. Низкая
стоимость, химическая и физическая стабильность, возможность регенерации и
высокая адсорбционная емкость поглощения воды — это факторы, способствовавшие
широкому применению активного оксида алюминия. Адсорбционный метод осушки
используют, как правило, для обеспечения глубокой осушки газа — до точки росы
минус 100 °С. Процесс основан на способности адсорбентов поглощать влагу из
газа при сравнительно низких температурах и выделять ее при повышенных
температурах. Процесс осушки осуществляется в адсорбере – основном аппарате
установки адсорбции. Конструктивно адсорберы выполняются в виде вертикальных,
горизонтальных либо кольцевых емкостей, заполненных адсорбентом, через который
фильтруется поток очищаемого газа. Выбор конструкции определяется скоростью
газовой смеси, размером частиц адсорбента, требуемой степенью очистки и рядом
других факторов. Вертикальные адсорбенты, как правило, находят применение при
небольших объемах очищаемого газа; горизонтальные и кольцевые — при высокой
производительности. Осушка воздуха, углекислого газа, водорода, природного газа
в промышленности предъявляет самые жесткие требования к адсорбентам, особенно в
случае осушки воздуха, когда нужны высокие скорость газа и давление, а также
требуется частая регенерация. Химический состав адсорбента на основе окиси
алюминия активной (алюмогеля) обычно жестко не регламентируется. Такие примеси,
как оксид кремния, не изменяют характеристик продукта, даже если их содержание
составляет несколько процентов. Наличие железа ухудшает товарный вид
адсорбента, но его содержание обычно невелико, менее 0,2 %. Существенное
значение имеет содержание солей натрия - присутствие щелочи понижает
термическую стабильность адсорбентов и кислотность их поверхности (последнее
отражается на качестве адсорбента, применяемого при осушке воздуха и очистке
его от непредельных углеводородов в производстве жидкого кислорода).
Сферическая грануляция активной оксиси алюминия имеет ряд существенных
преимуществ по отношению к экструдатам цилиндрической формы: большая удельная
поверхность пор, большая прочность на раздавливание, более плотная и компактная
загрузка в адсорбер. Рекомендуемый размер гранул оксида алюминия
непосредственно связан с линейной скоростью потока в адсорбере. Если адсорбент
работает при высоком давлении и небольших линейных скоростях, изменение
диаметра гранул не оказывает существенного влияния на потерю напора. В этом
случае обычно применяются гранулы диаметром 2–5 мм. Для систем, работающих при
невысоком давлении и значительных линейных скоростях, рекомендуются гранулы
диаметром 4-8 мм.
http://www.chemsystem.ru/alumac/
|
|
Главная
Альтернативная медицина