Moddaning adsorbent yuzasi tomonidan yutilishi deyiladi. Absorbsion va adsorbsion apparatlar. Fizikaviy va kimyoviy adsorbsiya

Absorbsiya - bu gazlar yoki bug'larning suyuq absorberlar - adsorbentlar tomonidan tanlab yutilishiga asoslangan ajratish jarayoni.

Jismoniy yutilishda so'rilgan gaz (yutuvchi) changni yutish bilan kimyoviy ta'sir qilmaydi. Agar absorbent absorbent bilan kimyoviy birikma hosil qilsa, u holda bu jarayon xemisorbsiya deb ataladi.

Jismoniy so'rilish teskari. Absorbsiya jarayonlarining bu xossasi so`rilgan gazning eritmadan ajralib chiqishi - desorbsiyaga asoslangan.

Absorbtsiya va desorbsiyaning kombinatsiyasi changni yutish vositasini (absorbentni) qayta ishlatish va so'rilgan komponentni sof shaklda izolyatsiya qilish imkonini beradi.

Kimyoviy texnologiya va texnikada assimilyatsiya jarayonlaridan foydalanishga misollar sifatida neftni qayta ishlash zavodlarida uglevodorod gazlarini ajratish, xlorid kislotasi, ammiakli suv ishlab chiqarish, qimmatbaho mahsulotlarni olish yoki gaz chiqindilarini zararsizlantirish uchun chiqindi gazlarni tozalash, va boshqalar.

adsorbsiya

Adsorbsiya - ikki faza (qattiq faza-suyuqlik, kondensatsiyalangan faza-gaz) chegarasida erigan moddaning kontsentratsiyasining fazalarni ajratishda molekulalararo o'zaro ta'sirning kompensatsiyalanmagan kuchlari tufayli ortishi. Adsorbtsiya - bu sorbsiyaning maxsus holati, adsorbsiyaning teskari jarayoni - desorbsiya.

Asosiy tushunchalar

Haligacha fazaning asosiy qismida bo'lgan so'rilgan modda adsorbat, so'rilgan modda esa adsorbat deb ataladi. Tor ma'noda adsorbsiya deganda ko'pincha gaz yoki suyuqlikdagi aralashmaning qattiq (gaz va suyuqlik holatida) yoki suyuqlik (gaz holatida) - adsorbent tomonidan yutilishi tushuniladi. Bunda, adsorbsiyaning umumiy holatidagidek, ifloslik adsorbent-suyuqlik yoki adsorbent-gaz interfeysida to'planadi. Jarayon, adsorbsiyaning teskarisi, ya'ni moddaning interfeysdan faza hajmiga o'tishi desorbsiya deyiladi. Agar adsorbsiya va desorbsiya tezligi teng bo'lsa, u holda adsorbsiya muvozanatining o'rnatilishi haqida gap boradi. Muvozanat holatida, agar tashqi sharoitlar (bosim, harorat va tizim tarkibi) o'zgarmagan bo'lsa, adsorbsiyalangan molekulalar soni o'zboshimchalik bilan uzoq vaqt davomida doimiy bo'lib qoladi.

jismoniy adsorbsiya

Adsorbsiya o'ziga xos bo'lmagan (ya'ni moddaning tabiatiga bog'liq bo'lmagan) van der Vaals kuchlari ta'sirida yuzaga keladi. Adsorbent va adsorbat o'rtasidagi kimyoviy o'zaro ta'sir tufayli murakkab bo'lgan adsorbsiya alohida holatdir. Bunday hodisalarga xemisorbtsiya va kimyoviy adsorbsiya deyiladi. O'zaro ta'sir kuchlarining tabiatini ta'kidlash zarur bo'lgan "oddiy" adsorbsiya fizik adsorbsiya deb ataladi.

Adsorbsiya universal va hamma joyda uchraydigan hodisa bo'lib, u har doim va hamma joyda, fazalar orasidagi interfeys mavjud bo'lgan joyda sodir bo'ladi. Sirt faol moddalarning adsorbsiyasi va gaz yoki suyuqlikdagi aralashmalarning maxsus yuqori samarali adsorbentlar tomonidan adsorbsiyasi eng katta amaliy ahamiyatga ega. Yuqori o'ziga xos sirtga ega bo'lgan turli xil materiallar adsorbent sifatida harakat qilishi mumkin: g'ovakli uglerod (eng keng tarqalgan shakli faollashtirilgan uglerod), silikagellar, zeolitlar, shuningdek, tabiiy minerallar va sintetik moddalarning boshqa guruhlari.

Geterogen katalizda adsorbsiya (ayniqsa, xemisorbtsiya) ham muhim ahamiyatga ega. Adsorbsion o'simliklarga misol azotli o'simliklar sahifasida keltirilgan.

Adsorbsion zavod adsorber deb ataladi.

Kristallanish

Kristallanish - moddani kristall holida olish (hosil qilish). Kristal hosil bo'lishining uchta asosiy holatidan - sublimatsiya paytida, erigan holatdan, eritmalardan - oxirgisi eng katta ahamiyatga ega. Odatda foydalaning:

• 1. Erituvchining sekin bug'lanishi.
• 2.. Erituvchi bilan aralashadigan va undagi kristallangan moddaning eruvchanligini kamaytiradigan uchinchi moddani qo'shib; loyqalik paydo bo'lguncha eritmaga cho'kma qo'shiladi (odatda issiq); masalan, spirt eritmasiga suv, efir eritmasiga neft efiri, fenolga spirt va hokazo.
• 3. To'yingan issiq eritmani sovutish; modda isitish va aralashtirish bilan mos erituvchida eritiladi va erituvchi eritish uchun zarur bo'lganidan bir oz ko'proq olinadi va issiq filtrlanadi (tercihen isitish voronkasi orqali); Kristallar sovutilganda ajralib chiqadi.

Dam olish va sekin sovutish kristallarning o'sishiga yordam beradi, lekin kristallarning hajmi ham moddaning tabiatiga bog'liq. Agar siz t ° xonaga sovutish paytida mumkin bo'lgandan ko'ra ko'proq kristal olishni istasangiz, sovutish aralashmasidan foydalaning, lekin masalan, erituvchi sifatida past t ° da muzlamaydigan suyuqliklardan foydalanish kerak. uglerod disulfidi, spirt, efir, neft efiri. Koʻpincha yogʻ shaklida ajralib chiqqan moddaning K.ga shu moddaning kristalini, baʼzan esa kimyoviy jihatdan yaqin boʻlgan moddani kiritib (“infektsiyalash”) mumkin. tuzilishi. Idish devorini shisha tayoqcha bilan ishqalash ham tezlashadi yoki kristallanishni keltirib chiqaradi.Kristallanish moddani tozalash yoki uni ma'lum miqdorda "kristallanish" erituvchisi - suv, spirt, xloroform va boshqalar bilan yangi kristallangan holda olish uchun ishlatiladi.

Ayrim hollarda moddani kimyoviy individual koʻrinishda ajratib olish uchun uning yaxshi kristallangan eng oddiy hosilalari: tuzlar, atsetil, benzol va boshqa hosilalaridan K.ga murojaat qilishadi. Juda kamdan-kam hollarda, masalan, inferent organik moddaning yaxshi kristallangan qo'sh birikmasi hosil bo'ladi. glyukoza va natriy xloridning birikmalari: 2C6H1206 + MaCl + HgO. Ba'zi moddalar, masalan, oqsillar, tuzlash yo'li bilan kristall shaklida olinishi mumkin (qarang). K. moddani tozalashda (koʻpincha qayta-qayta) mos erituvchida teng boʻlmagan eruvchanligi tufayli kristallanuvchi moddani nopoklikdan ajratish mumkin degan taxmindan kelib chiqadi. Ayrim hollarda sof moddani faqat fraksiyalangan K orqali olish mumkin.Kristallanish va aralash kristallar hosil boʻlish yoʻli bilan bir-biridan ajralmaydigan aralashmalar mavjud.- K. odatda kristalizatorlarda - yupqa devorli past stakanlarda - yoki stakanlarda amalga oshiriladi.- Olingan kristallar Buchner voronkasida yuvish yoki sirlanmagan chinni plastinka yoki filtr qog'oziga yoyilib, ona suyuqlikni so'rish orqali chiqariladi va, agar kerak bo'lsa, , filtrlash barglari o'rtasida siqiladi. qog'oz.

Ona suyuqlikni quyuqlashtirish yoki unga cho'ktiruvchi qo'shish yoki ikkalasining birgalikdagi ta'sirida kristallarning boshqa qismlarini olish mumkin. Erituvchi tanlashda uning kristallanishi kerak boʻlgan moddalarga kimyoviy taʼsir koʻrsatmasligi va tarkibida K.ga zararli aralashmalar boʻlmasligini hamda K.da issiq eritmani sovutganda, moddaning eruvchanligini hisobga olish kerak. issiq erituvchida sovuqdagi eruvchanligidan keskin farq qiladi. Eng keng tarqalgan erituvchilar suv, etil, metil va amil spirtlari, efir, benzol, xloroform, aseton, sirka kislotasi, neft efiri, fenol, piridin, uglerod disulfidi, H2S04 va boshqalar.

Mikroskop uchun modda shisha slaydda kristallanadi, chunki shisha slaydga ehtiyotkorlik bilan o'tkazilsa ham, kristallar shikastlanadi. Tekshiriluvchi moddaning konsentrlangan eritmasidan bir tomchi shisha plyonkaga surtiladi, qopqoq bilan yopiladi va havoda qoldiriladi yoki agar modda oson suyultiriladigan bo'lsa, eksikatorda qoldiriladi va hosil bo'lgan kristallar mikroskopda tekshiriladi.

Agar so'rilish boshqa fizik yoki kimyoviy jarayonlar bilan birga bo'lmagan jismoniy jarayon bo'lsa, u odatda Nernst taqsimot qonuniga amal qiladi:

“muvozanat holatida uchinchi komponent konsentrasiyalarining ikki suyuq holatdagi nisbati doimiy hisoblanadi.”;

Doimiy K N hajmi haroratga bog'liq bo'lib, tarqalish koeffitsienti deyiladi. Bu tenglik, kontsentratsiyalar juda yuqori bo'lmaganda va "x" molekulalari boshqa ikkita holatda ham o'z shakllarini o'zgartirmasa, to'g'ri bo'ladi. Agar bunday molekula assotsiatsiya yoki dissotsiatsiyaga uchrasa, u holda bu tenglik hali ham ikkala holatda ham "x" o'rtasidagi muvozanatni tavsiflaydi, lekin faqat bir xil shakl uchun - qolgan barcha shakllarning kontsentratsiyasi boshqa barcha muvozanatlarni hisobga olgan holda hisoblanishi kerak.

Ko'pgina texnologik muhim jarayonlarda fizik jarayon o'rniga kimyoviy yutilish qo'llaniladi, masalan, karbonat angidridni natriy gidroksid bilan yutish - bunday jarayonlar Nernst taqsimot qonuniga amal qilmaydi.

Ushbu ta'sirning ba'zi misollari uchun ekstraktsiyani ko'rib chiqish mumkin, bunda komponentni eritmaning bir suyuq fazasidan ajratib olish va kimyoviy reaktsiyasiz boshqasiga o'tkazish mumkin. Bunday eritmalarga asil gazlar va osmiy oksidi misol bo'la oladi.

Havolalar

Wikimedia fondi. 2010 yil.

Sinonimlar:

Boshqa lug'atlarda "Sorbsiya" nima ekanligini ko'ring:

Sorbsiya- - moddaning (sorbentning) tashqi muhitdan qattiq yoki suyuq (sorbent) tomonidan so'rilishi sodir bo'ladigan massa almashinish hodisasi va jarayonlarining umumiy nomi. [Usherov Marshak A.V. Konkret fani: leksika. Moskva: RIF qurilish materiallari. 2009 ... Qurilish materiallarining atamalari, ta'riflari va tushuntirishlari entsiklopediyasi

- (lotincha sorbeo so'zidan singdiraman) atrof-muhitdan har qanday moddaning qattiq yoki suyuqlik tomonidan so'rilishi. Sorbsiyaning asosiy turlari: adsorbsiya, yutilish va xemisorbtsiya. Yutish tanasi sorbent deb ataladi, sorbat (sorbat) tomonidan so'riladi. ... ... Katta ensiklopedik lug'at

- (lotincha sorbeo men so'rib olishdan), televizorni singdirish. tanasi yoki suyuq (sorbent) suyuqlik va va yoki gaz (sorbat) muhitdan. Suyuq sorbentning butun hajmi bo'yicha gaz fazasidan VAda yutilish deyiladi. yutilish, sirt qatlamida yutilish ... ... Jismoniy entsiklopediya

Adsorbsiya, kimyosorbsiya, yutilish, sorbsiya, yutilish, kimyoviy yutilish Ruscha sinonimlarning lug'ati. sorbsiya nomi, sinonimlar soni: 7 yutish (5) ... Sinonim lug'at

sorbsiya- - bir moddaning boshqasini singdirish (konsentratsiya qilish) qobiliyati. Umumiy kimyo: darslik / A.V.Jolnin Sorbsiya - bu qattiq yoki suyuqlik moddalarni ... ... dan o'zlashtiradigan massa almashish hodisalari va jarayonlarining umumiy nomi. Kimyoviy atamalar

Atrof muhitdan qattiq yoki suyuq jismlarning butun massasi (yutilishi) yoki sirti (adsorbsiyasi) tomonidan yutilish jarayoni. Hujayralararo o'zaro ta'sirlarga (virus hujayrasi, makrofag limfotsitlari va boshqalar) ... qo'shilgan taqdirda atama qo'llaniladi. Mikrobiologiya lug'ati

Tananing atrof-muhitdagi gazlar, bug'lar yoki erigan moddalarni o'zlashtirish jarayoni. So'rilish va adsorbsiyani o'z ichiga oladi, bu ham kimyo bilan birga bo'lishi mumkin. so'rilgan moddaning absorber bilan o'zaro ta'siri ... ... Geologik entsiklopediya

SORPSIYA- jismoniy. kimyo. gazlar, bug'lar va erigan moddalarning qattiq yoki suyuqliklar tomonidan so'rilishi jarayonlari, deyiladi (qarang). S.ning quyidagi turlarini ajrating: (qarang); (qarang), (qarang); kapillyar (qarang), shuningdek ion almashinadigan S., selektiv ... ... Katta politexnika entsiklopediyasi

VA; va. [latdan. sorbere absorbe] Fizika, kimyo. Qattiq yoki biror turdagi suyuqlik tomonidan so'rilish. atrof-muhitdan olingan moddalar. ◁ Sorbsiya, oh, oh. C jarayonlari. C. nasos. * * * sorbsiya (lotincha sorbeo yutaman), qattiq jism tomonidan so'rilish yoki ... ... ensiklopedik lug'at

sorbsiya- ▲ yo'nalish bo'yicha yutilish, kondensatsiyalangan holat, tashqariga, o'rtacha sorbtsiya qattiq yoki suyuqlik tomonidan l ga selektiv yutilish. atrof-muhitdan olingan moddalar. sorbent. yutilish hajmli sorbsiya. changni yutish. singdirish. adsorbsiya ...... Rus tilining ideografik lug'ati

Kitoblar

• Biologik faol moddalarning ion almashinadigan sorbsiyasi, Demin A., Chernova I., Shataeva L. Monografiya fraktal morfologiyasi va yuqori gidrofil g'ovak yuzasiga ega bo'lgan yuqori o'tkazuvchan polielektrolit tarmoqlarini sintez qilish sohasidagi so'nggi yutuqlarga bag'ishlangan. Taqqoslash…

Adsorbsiya universal usul bo'lib, gaz yoki suyuq muhitdan nopoklikni deyarli to'liq ajratib olish imkonini beradi. Kimyo sanoatida, xususan, yonilg'i nasosida texnologik oqimlarni silliq tozalash va quritish, xom ashyo va mahsulotlar sifatini yaxshilash uchun adsorbsiya usuli keng qo'llaniladi va atrof-muhitni muhofaza qilish usullaridan biridir.

Adsorbsiya qattiq jismning yuzasida yoki hajmida moddalarning konsentratsiyasi. Adsorbsiya jarayonida kamida ikkita komponent ishtirok etadi. Yuzasida yoki hajmida so'rilgan modda konsentratsiyalangan qattiq modda deyiladi adsorbent. Gaz yoki suyuq fazada so'rilgan modda deyiladi adsorbent, va u adsorbsiyalangan holatga o'tgandan so'ng, adsorbat. Har qanday qattiq modda sirtga ega va shuning uchun potentsial adsorbent hisoblanadi. Biroq, texnologiyada ichki yuzasi rivojlangan qattiq adsorbentlardan foydalaniladi. Qattiq jismda ichki yuzaning rivojlanishi uni sintez qilish jarayonida yoki qo'shimcha ishlov berish natijasida maxsus sharoitlar yaratish orqali erishiladi.

Termodinamik nuqtai nazardan adsorbsiya Gibbsning erkin energiyasining (G) kamayishi bilan namoyon bo'ladi. Gibbs energiyasining pasayishi bilan kechadigan barcha jarayonlar singari, adsorbsiya ham o'z-o'zidan sodir bo'ladigan jarayondir. Moddaning gaz yoki suyuq fazadan adsorbsiyalangan holatga o‘tishi kamida bitta erkinlik darajasining yo‘qolishi (uch o‘lchovli gaz yoki suyuqlik fazasi  ikki o‘lchovli sirt fazasi) bilan bog‘liq bo‘lib, bu uning pasayishiga olib keladi. sistemaning entropiyasi (S). Entalpiya (N) N = G + TS tenglama bo'yicha Gibbs energiyasi va entropiya bilan bog'liq bo'lgani uchun u adsorbsiya vaqtida kamayadi va shuning uchun adsorbsiya ekzotermik jarayondir.

Adsorbsiya hodisalari ikkita asosiy turga bo'linadi: fizik adsorbsiya va xemisorbsiya (kimyoviy o'zaro ta'sir kuchlariga asoslangan sorbsiya). jismoniy adsorbsiya molekulyar o'zaro ta'sir kuchlari tufayli yuzaga keladi: dispersiya va elektrostatik. Dispersiya kuchlari molekulalarning o'zaro ta'sir qilish energiyasiga asosiy hissa qo'shadi. Shunday qilib, har qanday adsorbsiyaning molekulalari o'zgaruvchan dipollar va to'rt kutuplarga ega bo'lib, ular elektron zichligi taqsimotining o'rtacha taqsimotdan bir zumda og'ishlarini keltirib chiqaradi. Adsorbent molekulalari adsorbent atomlari yoki molekulalariga yaqinlashganda, o'zgaruvchan dipollarning harakati tizimli va qat'iy tartibli xarakterga ega bo'lib, ular o'rtasida tortishish paydo bo'lishiga olib keladi. Bir qator hollarda dispersiya kuchlari elektrostatik kuchlar - orientatsion va induksiya kuchlari bilan kuchayadi. Yo'naltirish kuchlari qutbli molekulalarning elektrostatik zaryadlar (ionlar, dipollar) bo'lgan sirt bilan o'zaro ta'sirida paydo bo'ladi va induksiya kuchlari adsorbent va adsorbent molekulalarining bir-birining ta'siri ostida elektron tuzilishining o'zgarishi natijasida yuzaga keladi.

Jismoniy adsorbsiyadan farqli o'laroq, kimyosorbtsiya adsorbent va adsorbentning individualligi saqlanmaydi. Adsorbentning molekulalari adsorbent yuzasiga yaqinlashganda, o'zaro ta'sir qiluvchi komponentlarning elektronlari kimyoviy bog'lanish hosil bo'lishi bilan qayta taqsimlanadi. Agar fizik adsorbsiyani kondensatsiya bilan solishtirish mumkin bo'lsa, u holda kimyosorbsiya interfeysda sodir bo'ladigan kimyoviy jarayon sifatida qaraladi.

Adsorbsiya issiqligining son qiymatiga qarab fizik adsorbsiya va xemisorbtsiyani farqlash mumkin. Sanoat gazlarining tarkibiy qismlarining adsorbsiya issiqligi ularning kondensatsiyasi issiqligiga mos keladi va 85-125 kJ/mol dan oshmaydi. Bir mol moddaning xemisorbtsiya issiqligi bir necha yuz kJ ga etadi. Kimyosorbtsiya, qoida tariqasida, past tezlikda davom etadi, bu holat ko'pincha uni tanib olish uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, kimyoviy adsorbsiya yuqori haroratlarda, jismoniy adsorbsiya ahamiyatsiz bo'lganda davom etishi mumkin. Xemosorbtsiya jarayonida bir kimyoviy tabiatdagi adsorbentdan boshqa tabiatdagi adsorbentga o'tishda ajratib olingan komponentning singdirish qobiliyatining keskin, keskin o'zgarishi xarakterlidir. Xemisorbtsiya jarayonida adsorbsiyalangan molekulalar adsorbent yuzasida harakatlana olmaydi, ularning joylashuvi qat'iy bo'ladi va bunday adsorbsiya lokalizatsiya deyiladi. Jismoniy adsorbsiya mahalliy yoki lokalizatsiyalanmagan bo'lishi mumkin. Odatda, harorat ko'tarilishi bilan molekulalar harakatchan bo'lib, jarayonning tabiati o'zgaradi: mahalliylashtirilgan adsorbsiya mahalliylashtirilmaydi.

Ma'ruza №20

Adsorbsiya qattiq g'ovak jismlar tomonidan gazlar, bug'lar va suyuqliklarning yutilishini adsorbentlar deb ataladi; gaz yoki suyuqlikdagi adsorbsiyalangan modda deyiladi adsorbent, va u adsorbent fazaga o'tgandan so'ng, adsorbat. Amaliyotda qo'llaniladigan adsorbentlar qattiq materiallarni maxsus ishlov berish yoki sintez qilish natijasida hosil bo'lgan yuqori darajada rivojlangan ichki sirtga ega (1000 m 2 / g gacha).

Adsorbsiya jarayonining mexanizmi yutilish mexanizmidan farq qiladi, chunki moddaning ekstraktsiyasi suyuqlik emas, balki qattiq moddalar tomonidan amalga oshiriladi.

Adsorbsiya ikki turga bo'linadi: fizik va kimyoviy. jismoniy adsorbsiya Bu, asosan, adsorbsiyalangan molekulalarning o'lchamlaridan ancha katta masofalarda namoyon bo'ladigan sirt van der Vaals kuchlari bilan bog'liq; shuning uchun adsorbent yuzasida odatda adsorbat molekulalarining bir necha qatlamlari saqlanib qoladi. Da kimyoviy adsorbsiya so'rilgan modda uning yuzasida an'anaviy kimyoviy birikmalar hosil bo'lishi bilan adsorbent bilan kimyoviy o'zaro ta'sirga kiradi.

Yuzaki atomlar va molekulalarning kuch maydoni qo'shni zarrachalarning o'zaro ta'sir kuchlari bilan muvozanatlanmaganligi sababli adsorbent yuzasida jozibador kuchlar paydo bo'ladi. Jismoniy tabiatiga ko'ra, so'rilgan moddaning molekulalari va adsorbent o'rtasidagi o'zaro ta'sir kuchlari, asosan, yaqinlashib kelayotgan molekulalarda elektronlarning harakati tufayli yuzaga keladigan dispersdir. Adsorbtsiyaning bir qator holatlarida elektrostatik va induktiv kuchlar, shuningdek, vodorod bog'lari katta ahamiyatga ega.

Adsorbent sirtini adsorbat bilan to'ldirish sirt kuchlarini qisman muvozanatlashtiradi va natijada sirt tarangligini kamaytiradi (erkin o'ziga xos sirt energiyasi). Shuning uchun adsorbsiya o'z-o'zidan sodir bo'ladigan jarayon bo'lib, uning borishi tizimning erkin energiyasi va entropiyasining kamayishi bilan birga keladi.

Adsorbsiya jarayonlari selektiv va teskari. Adsorbsiyaning teskari jarayoni deyiladi desorbsiya, bu so'rilgan moddalarni chiqarish va adsorbentni qayta tiklash uchun ishlatiladi.

Ekstraksiya qilinadigan moddalarning past konsentratsiyasi bo'lgan aralashmalarni tozalash uchun adsorbsiyadan foydalanish eng oqilona hisoblanadi. Bunday holda, adsorbsion apparatning ishlash muddati oshadi - adsorber- desorbsiyaga o'tishdan oldin to'g'ri adsorbsiya bosqichida.

Gazlar va suyuqliklarni quritish, uglevodorod aralashmalarini ajratish, erituvchilarni olish, ventilyatsiya chiqindilari va oqava suvlarni tozalash va boshqalar adsorbsiyaning tipik misollari. So'nggi paytlarda, ayniqsa, ekologik muammolarni hal qilish va yuqori darajada toza moddalarni olish muammolari bilan bog'liq holda, adsorbsiyaning ahamiyati sezilarli darajada oshdi.

8.1. Asosiy sanoat adsorbentlari va ularning xossalari

Asosiy sanoat adsorbentlari katta hajmdagi mikroporlarga ega bo'lgan g'ovakli jismlardir. Adsorbentlarning xossalari ular ishlab chiqarilgan materialning tabiati va g'ovakli ichki tuzilishi bilan belgilanadi.

Sanoat adsorbentlarida so'rilgan moddaning asosiy miqdori mikroporlar devorlarida so'riladi ( r < 10–9 м). Роль переходных пор (10–9 < r < 10–7 м) и макропор (r> 10-7 m) asosan adsorbsiyalangan moddaning mikroporlarga o'tishiga kamayadi.

Adsorbentlar ularning xususiyatlari bilan ajralib turadi singdirish, yoki adsorbsiya, qobiliyat adsorbentning massa birligi yoki hajmi uchun adsorbentning maksimal mumkin bo'lgan kontsentratsiyasi bilan aniqlanadi. Yutish qobiliyatining qiymati adsorbent turiga, uning g'ovakli tuzilishiga, so'rilgan moddaning tabiatiga, uning konsentratsiyasiga, haroratiga, gazlar va bug'lar uchun esa - ularning qisman bosimiga bog'liq. Adsorbentning ma'lum sharoitlarda maksimal mumkin bo'lgan yutilish qobiliyati shartli ravishda deyiladi muvozanat faoliyati.

Kimyoviy tarkibiga ko'ra, barcha adsorbentlarni ajratish mumkin uglerod Va uglerod bo'lmagan. Uglerod adsorbentlari quyidagilardir faol(faollashtirilgan) ko'mirlar, uglerod tolali materiallar va ba'zi qattiq yoqilg'ilar. Uglerodli bo'lmagan adsorbentlarga silikagellar, faol alumina, alumina gellari, seolitlar va gilli jinslar kiradi.

Ko'p tasodifiy joylashtirilgan grafit mikrokristallaridan tashkil topgan faol uglerodlar odatda suyuqlik va gazlarni (bug'larni) tozalash va ajratishda organik moddalarni so'rish uchun ishlatiladi. Bu adsorbentlar uchuvchi moddalarni olib tashlash uchun tarkibida uglerodli bir qancha moddalarni (yogʻoch, koʻmir, hayvonlar suyaklari, meva chuqurlari va boshqalar) quruq distillash yoʻli bilan olinadi. Shundan so'ng, ko'mir faollashadi, masalan, u 850-900 ° S haroratda kalsinlanadi, bu esa qatronli moddalardan gözeneklerin chiqarilishiga va yangi mikroporlarning shakllanishiga olib keladi. Активацию проводят также экстрагированием смол из пор органическими растворителями, окислением кислородом воздуха и др. Более однородная структура углей получается при их активации химическими методами: путем их обработки горячими растворами солей (например, сульфатами, нитратами и др.) или минеральными кислотами (серной, азотной va boshq.).

Faollashgan uglerodlarning o'ziga xos sirt maydoni juda katta va 6 × 105-17 × 105 m2 / kg ni tashkil qiladi va ularning massa zichligi 200-900 kg / m3 ni tashkil qiladi. Faollashgan uglerodlar 1–7 mm oʻlchamdagi tartibsiz shaklli zarrachalar, diametri 2–3 mm va balandligi 4–6 mm boʻlgan silindrlar, zarracha hajmi 0,15 mm dan kam boʻlgan kukun shaklida qoʻllaniladi. Eritmalarni ajratish uchun oxirgi turdagi faol uglerod ishlatiladi.

Faollashtirilgan uglerodlarning asosiy kamchiliklari ularning yonuvchanligi va past mexanik quvvatidir.

Silika gel - suvsizlangan kremniy kislotasi jeli () - qutbli birikmalarni adsorbsiyalash uchun ishlatiladi. Gazlar va suyuqliklarni quritish jarayonlarida, gaz fazasida organik moddalarni ajratishda va xromatografiyada qo'llaniladi. Silikagel natriy silikat (eruvchan shisha) eritmasini sulfat kislota (ba'zan xlorid kislotasi) yoki kislotali tuz eritmalari bilan davolash orqali olinadi. Olingan jel suv bilan yuviladi va oxirgi namlik miqdori 5-7% gacha quritiladi, chunki silikagel bu namlikda eng yuqori adsorbsiya qobiliyatiga ega. Silikagelning solishtirma yuzasi 4×105–7,7×105 m2/kg, massa zichligi 400–800 kg/m3. Noqonuniy shakldagi zarrachalarning o'lchami juda keng diapazonda o'zgarib turadi - 0,2 dan 7 mm gacha.

Silikagellarning afzalliklari ularning yonuvchanligi va faol uglerodlarga qaraganda katta mexanik kuchini o'z ichiga oladi. Silikagellarning faol uglerodlarga nisbatan kamchiligi, ularning pastki o'ziga xos yuzasiga qo'shimcha ravishda, namlik borligida organik moddalar bug'lariga nisbatan singdirish qobiliyatining keskin pasayishi hisoblanadi.

Sorbsiya xususiyatlariga ko'ra, silikagel yaqindan qo'shni alumogellar alyuminiy gidroksidni 600-1000 ° S haroratda issiqlik bilan ishlov berish natijasida olingan. Olingan sorbentning teshiklari (92%) diametri 1-3 nm, o'ziga xos sirt maydoni 2 × 10 5 - 4 × 10 5 m 2 / kg; bunday sorbentning massa zichligi 1600 ga teng. Alumogellar gazlarni quritish, suvli eritmalar va mineral moylarni tozalash uchun ishlatiladi, katalizatorlar va ularning tashuvchilari sifatida ishlatiladi.

Zeolitlar - gidroksidi va gidroksidi tuproq metallarining oksidlarini o'z ichiga olgan suvli aluminosilikatlar bo'lgan tabiiy yoki sintetik minerallar. Ushbu adsorbentlar muntazam g'ovak tuzilishi bilan ajralib turadi, ularning o'lchamlari so'rilgan molekulalarning o'lchamlariga mos keladi. Tseolitlarning xususiyati shundaki, adsorbsion yuzalar ma'lum diametrli oynalar bilan o'zaro bog'langan bo'lib, ular orqali faqat kichikroq molekulalar o'tishi mumkin. Bu turli o'lchamdagi molekulalar bilan aralashmalarni ajratish uchun asos bo'lib, zeolitlarni chaqirishga sabab bo'lgan. molekulyar elaklar.

Gaz aralashmalarini ajratish uchun zeolitlar o'lchamlari 1 dan 5 mm gacha bo'lgan sharlar yoki granulalar shaklida, suyuq aralashmalarni ajratish uchun esa - nozik taneli kukun shaklida qo'llaniladi.

Zeolitlar, ayniqsa, gazlar va suyuqliklarni chuqur quritishda, molekulyar og'irliklari o'xshash bo'lgan moddalar aralashmalarini tozalash va ajratishda, shuningdek, katalizatorlar va ularning tashuvchilari sifatida keng qo'llaniladi.

Suyuqliklarni turli xil aralashmalardan tozalash uchun adsorbent sifatida tabiiy gil jinslar ishlatiladi. Ularni faollashtirish uchun bu gillar sulfat yoki xlorid kislotalar bilan ishlanadi va (1,0÷1,5)·10 5 m 2 /kg tartibdagi o'ziga xos g'ovak yuzasiga ega adsorbent olinadi. Bundan tashqari, torfning ayrim turlari suyuqliklarni tozalash uchun ishlatilishi mumkin.

E'tibor bering, adsorbentlar statik va dinamik faollik bilan ham ajralib turadi. ostida statik faoliyat adsorbsiyaning boshidan muvozanat o'rnatilgunga qadar adsorbentning birlik massasi yoki hajmi tomonidan so'rilgan moddaning miqdorini tushunish. Ushbu turdagi faoliyat statik sharoitlarda aniqlanadi, ya'ni. gazlar yoki eritmalar aralashmasi harakatisiz. Aralash adsorbent qatlami bo'ylab harakat qilganda, ma'lum vaqtdan so'ng, adsorbent ekstraksiya qilingan komponentni to'liq singdirishni to'xtatadi va bu komponent aralashmadagi komponent kontsentratsiyasining keyingi ortishi bilan qatlamdan muvozanat holatiga kelguncha "oqib ketadi". erishiladi. Adsorbentning birlik massasi yoki hajmi tomonidan yutilishdan oldin so'rilgan moddaning miqdori deyiladi dinamik faoliyat adsorbent. Dinamik faollik har doim statikdan kamroq, shuning uchun adsorbent miqdori uning dinamik faolligi bilan belgilanadi.

Adsorbsiyadagi muvozanat

Adsorbentdagi so'rilgan moddaning muvozanat konsentratsiyasi (kg/kg sof adsorbent) konsentratsiya funktsiyasi sifatida ifodalanishi mumkin. Bilan va harorat T:

yoki qisman bosim funktsiyasi sifatida R va harorat T gaz adsorbsiyasi holatida:

Qayerda Bilan quyma fazadagi adsorbat konsentratsiyasi, kg/m3; R adsorbtivning ommaviy fazadagi parsial bosimi, Pa.

Konsentratsiya o'rtasida gaz aralashmasidagi adsorbsiyalangan modda va uning qisman bosimi R, Klapeyron tenglamasiga ko'ra, to'g'ridan-to'g'ri proportsionallik mavjud:

Qayerda R gaz konstantasi, J/(kg K).

Qaramlik yoki doimiy haroratda deyiladi adsorbsiya izotermasi.

Adsorbsion izotermlar egri chiziqlar bilan ifodalanadi, ularning shakli asosan adsorbat va adsorbentning tabiati va uning g'ovakli tuzilishi bilan belgilanadi. Adsorbsion jarayonlarni tahlil qilish uchun izotermiya shakllarining xilma-xilligidan qavariq va konkavni ajratib ko'rsatish kerak (8.1-rasm). Shuni ta'kidlash kerakki, izotermlarning boshlang'ich segmentlari chiziqli.

Muvozanat bog'liqliklari bir qancha empirik va nazariy tenglamalar bilan tavsiflanadi. Adsorbsiya jarayonlarining muvozanatini tavsiflash uchun eng samarali bo'lgan g'ovaklarni hajm bilan to'ldirish nazariyasi bo'lib, bu adsorbsiyaning potentsial nazariyasini ishlab chiqish edi.

Adsorbsion potentsial ostida A Bir mol adsorbatni muvozanat gaz fazasidan bosim bilan o'tkazishda adsorbsion kuchlar bajaradigan ishni tushuning. R adsorbsion plyonka yuzasida, uning ustidagi bosim adsorbatning to'yingan bug'ining bosimiga teng deb hisoblanadi. PS ko'rib chiqilmoqda T.

Guruch. 8.1. Qavariq va botiq adsorbsion izotermalar

Adsorbsion potentsial munosabat bilan ifodalanadi

(8.2)

Adsorbsiya vaqtida mikroporlar hajmi V n adsorbat bilan to'ldirilgan bo'lib, uning hajmi muvozanatli adsorbsiya qiymati bo'yicha hisoblanishi mumkin:

(8.3)

Qayerda M- adsorbatning molekulyar og'irligi; V- adsorbatning molyar hajmi.

Aniqlanishicha, bir xil adsorbentda adsorbsiyalangan turli moddalar uchun bir xil qiymatlarda adsorbsion potensiallar nisbati V n doimiy va teng ravishda yaqinlik koeffitsienti b, bu ma'lum va standart moddaning suyuq holatidagi molyar hajmlari yoki parachoralarning nisbati bo'lib, ularning qiymati qo'llanmada mavjud.

Bir qator mikrog'ovak adsorbentlar uchun adsorbsion hajmlarning turli to'ldirilgan maydonlarini taqsimlash Gauss taqsimoti shaklida bo'ladi:

(8.4)

Qayerda V 0 - mikroporlarning umumiy hajmi; E taqsimlash funksiyasining parametridir.

(8.2) va (8.3) tenglamalarni birgalikda yechish orqali, yaqinlik koeffitsientini hisobga olgan holda, bir hil g'ovakli tuzilishga ega bo'lgan mikrog'ovak adsorbentlar (sintetik zeolitlar) uchun adsorbsiya izotermlarini tavsiflovchi tenglama olindi:

Murakkab mikro gözenekli tuzilishga ega adsorbentlar uchun (mikroporozli silikagellar, faol uglerodlar)

(8.6)

adsorbentni xarakterlovchi konstantalar qayerda; T- harorat.

Adsorbsion muvozanatni tavsiflash uchun g'ovaklarni hajmli to'ldirish nazariyasiga asoslangan munosabatlar bilan bir qatorda boshqa bir qator tenglamalar qo'llaniladi, ular orasida eng mashhuri Langmyur tenglamasidir.

ADSORPSIYON(lotincha ad-on, at va sorbeo-absorb dan), fazalarni ajratish yuzasiga yaqin materiya kontsentratsiyasining o'zgarishi (odatda ortishi) ("sirtdagi yutilish"). Umumiy holda, adsorbsiyaning sababi kompensatsiyalanmagan intermoldir. bu sirt yaqinidagi kuchlar, ya'ni. adsorbsiyaning mavjudligi kuch maydoni. Bunday maydonni yaratadigan tana deyiladi. adsorbent, in-in, molekulalar to-rogo adsorbsiyalanishi mumkin, va d sorb t va in om, allaqachon adsorbsiyalangan. in-adsorbat. Adsorbsiyaning teskari jarayoni deyiladi. desorbsiya.

Adsorbsiyaning tabiati kuchlar m. juda boshqacha. Agar bu van der Vaals kuchlari bo'lsa, adsorbsiya deyiladi. jismoniy, agar valentlik (ya'ni, adsorbsiya sirt kimyoviy birikmalarining hosil bo'lishi bilan birga bo'lsa), - kimyoviy yoki kimyosorbtsiya. Farqlash. kimyosorbsiyaning xususiyatlari - qaytarilmas, yuqori issiqlik effektlari (yuzlab kJ / mol), faollashtirilgan xarakter. Jismoniy o'rtasida va kimyo. adsorbsiya, ko'plab oraliq moddalar mavjud. holatlar (masalan, vodorod bog'larining hosil bo'lishi tufayli adsorbsiya). Bundan tashqari, mumkin bo'lgan farq. jismoniy turlari adsorbsiya maks. dispersiya intermolining universal ko'rinishi. tortishish kuchlari, chunki ular har qanday kimyoviy sirtga ega bo'lgan adsorbentlar uchun taxminan doimiydir. tabiat (o'ziga xos bo'lmagan adsorbsiya deb ataladi). fizika. adsorbsiyaga elektrostatik sabab bo'lishi mumkin. kuchlar (ionlar, dipollar yoki to'rt kutuplar o'rtasida o'zaro); adsorbsiya esa kimyo bilan aniqlanadi. adsorbsion molekulalarning tabiati (o'ziga xos adsorbsiya deb ataladi). vositalari. roli adsorbsiya kesma sirtining geometriyasi ham o'ynaydi: tekis yuza bo'lsa, ular ochiq yuzada adsorbsiya, bir oz yoki kuchli kavisli sirtda adsorbentning teshiklarida adsorbsiya haqida gapiradi.

Adsorbsiya nazariyasida statika (adsorbent-adsorbat tizimi termodinamik muvozanatda) va kinetik (muvozanat yo'q) farqlanadi.

Adsorbsion statika

Chunki tizim muvozanatda bo'lsa, unda adsorbat va adsorbatning potentsiallari bir xil; adsorbsiya vaqtida molekulalarning harakatchanligi kamayishi tufayli adsorbatning entropiyasi adsorbat entropiyasidan kam. Shuning uchun, inert adsorbent bilan, entalpiya har doim salbiy, ya'ni. adsorbsiya ekzotermikdir. Adsorbent entropiyasining o'zgarishini hisobga olgan holda, bu xulosani o'zgartirish mumkin. Masalan, polimer shishib ketadigan in-in-polimerlar tomonidan sorbsiyalanganda, ikkinchisining entropiyasi (makromolekulalar harakatchanligi oshishi tufayli) shunchalik ko'payishi mumkinki, adsorbsiya endotermik bo'ladi. Kelajakda maqolada faqat ekzotermik ko'rib chiqiladi. adsorbsiya .

Integral, differentsial, izosterik mavjud. va adsorbsiyaning o'rtacha issiqligi. Q integral issiqlik adsorbsiya 1 dan 2 gacha (muayyan holatda, ehtimol 1 \u003d 0) o'zgarganda entalpiya yo'qolishiga teng (V = const - ichki energiya): Q \u003d - (H 2) - H 1) Bu qiymat odatda adsorbentning massasiga taalluqlidir va J/kg da ifodalanadi.

Qo'shimchaga olib keladigan yana bir mexanizm mavjud adsorbentlarning adsorbsiyasi kritik darajadan past. p/p s ning nisbatan yuqori qiymatlarida gözenekli adsorbentlarda t-ry. Bu kapillyar kondensatsiya. Agar g'ovakda konkav adsorbat meniskus hosil bo'lsa, unda p/p s da kondensatsiya boshlanadi.<1. Согласно ур-нию Кельвина:

bu yerda adsorbatning sirt tarangligi, V - uning molyar hajmi, r - meniskning egrilik radiusi. Kapillyar kondensatsiya adsorbsion izotermaning keskin oshishiga olib keladi. Bunday holda, ko'pincha (lekin har doim emas) deb ataladigan narsa kuzatiladi. adsorbsiya histerezis, ya'ni. adsorbsiyaning mos kelmasligi. va desorbtsiya qiladi. izotermaning shoxlari. Qoida tariqasida, bu menisklarning shakllari adsorbsiya va desorbsiya vaqtida bir-biriga mos kelmasligi bilan bog'liq.

Potentsial nazariyadan foydalanib, M.M. Dubinin mikroko'zalarni hajmli to'ldirish (TOZM) nazariyasini taklif qildi va ishlab chiqdi. Bu nazariya faqat mikrog'ovak adsorbentlarga taalluqli deb taxmin qilingan. Teshiklarining chiziqli o'lchamlari r1 nm bo'lgan bunday adsorbentlarning xususiyati shundaki, ularning g'ovaklarining butun hajmi adsorbentlar bilan "to'ldirilgan". maydon. Shuning uchun, adsorbsiya vaqtida ular qatlamlarga emas, balki hajmli ravishda to'ldiriladi. Ko'rib chiqilayotgan ishdagi qiymat adsorbsiya emas. potentsial va kimyoviy belgigacha. adsorbat salohiyati, kimyoviy darajasidan o'lchanadi. Oddiy suyuqlikning bir xil t-redagi potensiali. Adsorbent g'ovaklarining butun to'plami uchta sinfga bo'linadi: mikroporlar (r0,6 nm), mezoporlar (0,6 nm-20 nm) va makroporlar (r20 nm). Mikroporlarda adsorbsiya TOZM sxemasiga muvofiq sodir bo'ladi, ya'ni. volumetrik, mezoporlarda - qatlamli to'ldirish mexanizmi bo'yicha, kapillyar kondensatsiya bilan yakunlanadi. Adsorbsiya jarayonida makroporlar. muvozanat hech qanday rol o'ynamaydi.

Kimyoviy qiymatlar bo'yicha g'ovak hajmlarining f-tsii taqsimoti tushunchasini kiritish. ulardagi adsorbat salohiyati, M.M. Dubinin va L. V. Radushkevichlar odatda iz sifatida yoziladigan TOZM adsorbsion izotermasi uchun tenglamani oldilar. shakl:

bu erda p, E va 0 parametrlar (p \u003d p s uchun 0 \u003d a). Haroratga bog'liqlik a 0:

bu erda = -(da 0 /dT); a 0 0 \u003d a 0 da T \u003d T 0. n va E parametrlari amalda t-ry dan mustaqildir. Ko'pgina hollarda, n \u003d 2. Faqat adsorbsiyaning dastlabki issiqliklari juda katta bo'lgan holatlar uchun, n\u003e 2. Bir adsorbsiyadan boshqasiga adsorbsiya izotermlarini qayta hisoblash uchun taxminan E 1 /E 2 P 1 / deb taxmin qilinadi. P \u003d va bu a 01 / a 02 V 1 /V 2, bu erda P i - parachor, V i - adsorbentning molyar hajmi.

Haqiqiy adsorbentda turli o'lchamdagi g'ovaklarning mavjudligi haqidagi tushunchadan foydalanib va ​​F.Stekli ga teng dispersiyaga ega E qiymatlarning taqsimlanishini kiritib, Dubinin-Stokli tenglamasi deb nomlangan (23) tenglamani umumlashtirishni taklif qildi:

Adsorbsion kinetika

Adsorbsiya, har qanday real jarayon kabi, o'z vaqtida sodir bo'ladi. Shuning uchun adsorbsiyaning to'liq nazariyasi adsorbsiya kinetikasiga oid bo'limni o'z ichiga olishi kerak. Adsorbsiyaning elementar akti deyarli bir zumda amalga oshiriladi (xemisorbtsiya bundan mustasno). Shuning uchun adsorbsiyaning vaqtga bog'liqliklari asosan aniqlanadi. diffuziya mexanizmi, ya'ni adsorbsiya joyiga adsorbent etkazib berish. Agar ochiq sirtda adsorbsiya bir zumda bo'lmasa, bunday jarayon tashqi diffuziya hududida sodir bo'ladi; bu holda diffuziya qonunlari adsorbsiyaga xos emas. G'ovakli adsorbentlar bo'lsa, extdan tashqari. diffuziya, muhim rol vnutr o'ynay boshlaydi. diffuziya, ya'ni. ulardagi konsentratsiya gradienti mavjudligida adsorbentning adsorbentning g'ovaklariga o'tkazilishi. Bunday uzatish mexanizmi adsorbat kontsentratsiyasiga va g'ovak o'lchamiga bog'liq bo'lishi mumkin.

Molekulyar, Knudsen va sirt (Volmer) diffuziyalari mavjud. Agar uzunlik erkin bo'lsa, molekulyar diffuziya amalga oshiriladi. g'ovaklardagi molekulalar diapazoni g'ovak hajmidan kichik bo'lsa, Knudsen uzunligi, agar bu uzunlik g'ovak hajmidan oshsa. Yuzaki diffuziya jarayonida molekulalar adsorbent yuzasi bo'ylab ommaviy fazaga o'tmasdan harakatlanadi. Biroq, koeffitsientning qiymatlari turli diffuziya mexanizmlari uchun diffuziyalar bir xil emas. Ko'pchilikda hollarda, diffuziya qanday sodir bo'lishini eksperimental ravishda aniqlab bo'lmaydi va shuning uchun shunday deb ataladi. samarali koeffitsient. jarayonni bir butun sifatida tavsiflovchi diffuziya.

Asosiy eksperimental adsorbsiya kinetikasi bo'yicha material deyiladi. kinetik egri chiziq, ya'ni. f-tion \u003d a / a teng \u003d f (t) bu erda nisbiy adsorbsiya joriy adsorbsiya qiymati a ning t vaqtidagi qiymatiga nisbatiga teng. Kinetikani izohlash uchun eng oddiy holatda egri chiziq bo'lsa, adsorbent donasi hajmi jihatidan butunlay bir xil g'ovakli tuzilishga ega deb taxmin qilinadi (bu model kvazi bir hil deb ataladi). vositalari. kvazimogen modelni takomillashtirish - har bir donada kattaroq va mayda teshiklari bo'lgan hududlar mavjud degan tushuncha. Bunday dondagi diffuziya ikki dek. koeffitsientlar.

Ochiq sirt holatida, Langmuir modelini hisobga olgan holda, kinetikni olish oson. adsorbsiya darajasi. Muvozanatga yaqinlashish tezligi adsorbsiya va desorbsiya tezligi o'rtasidagi farqdir. Odatdagidek, kinetikada jarayonlar tezligi reaksiyaga kirishuvchi moddalar kontsentratsiyasiga mutanosib deb faraz qilsak, bizda quyidagilar mavjud:

bu yerda k reklama va k dec mos ravishda tezlik konstantalari. adsorbsiya va desorbsiya. Gaz fazasidagi bosim doimiy deb hisoblanadi. Ushbu tenglamani t = 0 dan t ning istalgan qiymatiga integrallashda biz quyidagilarga erishamiz:

Demak, f uchun bizda:= teng. Shunday qilib, biz nihoyat:

bu erda k = k reklama + k dek.

T-ry ning adsorbsiya tezligiga ta'siri Arrenius tenglamasiga o'xshash tenglama bilan ifodalanadi. T-ry ortishi bilan k e'lonlar eksponent ravishda oshadi. Chunki adsorbentning teshiklarida diffuziya faollashuvni engish bilan bog'liq. to'siqlar, k ad va k desning haroratga bog'liqliklari bir xil emas.

Diffuziya tezligini bilish nafaqat adsorbsiya nazariyasi, balki bitiruvni hisoblash uchun ham muhimdir. adsorbsiya jarayonlar. Bunday holda, ular odatda adsorbentning alohida donalari bilan emas, balki ularning qatlamlari bilan shug'ullanadi. Qatlamdagi jarayonning kinetikasi juda murakkab bog'liqliklar bilan ifodalanadi. Qatlamning ma'lum bir vaqtda har bir nuqtasida adsorbsiya miqdori nafaqat adsorbsiya izotermasi tenglamasining turi va jarayonning kinetika qonunlari, balki aero- yoki gidrodinamik bilan ham aniqlanadi. don atrofida gaz yoki suyuqlik oqimi uchun shartlar. Bir donadagi kinetikadan farqli ravishda adsorbent qatlamidagi jarayonning kinetikasi deyiladi. adsorbsiya dinamikasi, masalalarni yechishning umumiy sxemasi quyidagicha: differensiallar tizimi tuzilgan. qisman hosilalarda ur-tion, qatlam xarakteristikalarini, adsorbsion izotermani, diffuziya xarakteristikalarini (diffuziya koeffitsienti, qatlam ustidagi va dona ichidagi massa almashinish turlari), aero- va gidrodinamikni hisobga olgan holda. oqim xususiyatlari. Dastlabki va chegara shartlari o'rnatiladi. Ushbu tenglamalar tizimining yechimi, qoida tariqasida, qatlamning ma'lum bir nuqtasida ma'lum bir vaqtning o'zida adsorbsiya qiymatlarining qiymatlariga olib keladi. Qoida tariqasida, analitik yechim faqat eng oddiy holatlar uchun olinishi mumkin, shuning uchun bunday masala kompyuter yordamida sonli hal qilinadi.

Adsorbsiya dinamikasini eksperimental o‘rganishda adsorbent qatlamidan ma’lum xususiyatlarga ega bo‘lgan gaz yoki suyuqlik oqimi o‘tkaziladi va chiquvchi oqimning tarkibi vaqt funksiyasi sifatida tekshiriladi. deb ataladigan qatlam uchun so'rilgan in-va ko'rinishi. yutuq va o'tish vaqti - himoya harakati vaqti. Qatlamning orqasida ushbu komponentning kontsentratsiyasining chaqirilgan vaqtga bog'liqligi. chiqish egri chizig'i. Bu egri chiziqlar asosiy bo'lib xizmat qiladi eksperimental adsorbsiya dinamikasini baholashga imkon beradigan material.

Adsorbsion jarayonlarning apparat dizayni

Ko'p texnologiyalar mavjud. adsorbsiya texnikasi. jarayonlar. Keng tarqalgan siklik. Ruxsat etilgan adsorbent yotqiziqli (davriy) qurilmalar, osn. tugun to-rykh - bir yoki bir nechta. granulali adsorbent bilan to'ldirilgan ichi bo'sh ustunlar shaklida tayyorlangan adsorberlar. Adsorbsiyalangan komponentlarni o'z ichiga olgan gaz (yoki suyuqlik) oqimi yorilishgacha adsorbent qatlamidan o'tkaziladi. Shundan so'ng adsorberdagi adsorbent qayta tiklanadi va gaz oqimi boshqa adsorberga yuboriladi. Adsorbent regeneratsiyasi bir qancha bosqichlarni o'z ichiga oladi, ulardan asosiysi desorbsiyadir, ya'ni. adsorbentdan ilgari so'rilgan moddalarni chiqarish. Desorbsiya isitish, gaz fazasida bosimni pasaytirish, siljish (masalan, o'tkir suv bilan) orqali amalga oshiriladi.