Ключевые слова: адсорбенты, твердые адсорбенты, удельная поверхность адсорбентов, адсорбентом называются, применение адсорбентов, адсорбенты применяют, адсорбент газ, адсорбентами являются, адсорбенты примеры, адсорберы.
Практичность сорбционного процесса удаления загрязнений во многом зависит от адсорбента и его физико-химических характеристик. Свойства подходящего адсорбента: высокая селективность, высокая абсорбционная способность, длительный срок службы и низкая стоимость. Различные адсорбенты обладают различными свойствами, такими как его активная поверхность, диаметр пор, качество распределения пор и функциональная группа поверхности.
В качестве адсорбентов используются пористые вещества с большой удельной поверхностью. Наибольшее применение в качестве адсорбентов нашли природные сорбенты активированные угли и неорганические сорбенты: силикагели, цеолиты, алюмогель, активный оксид алюминия.
Адсорбенты различаются не только составом, но и пористой структурой, образуемой системой: макро-(эффективный размер более 200нм), переходных или мезо-(эффективный размер 1,5÷200нм) и микро-пор(эффективный размер от 0,5÷1,5нм). Пористая структура адсорбента характеризуется распределением пор по размерам. Основную роль в процессах физической адсорбции играют микропоры. Макро-поры, характеризующиеся небольшой удельной поверхностью(0,5÷2,0м2/г) и мезопоры (удельная поверхность 20÷400м2/г) служат главным образом транспортными артериями, по которым происходит перенос вещества к микропорам.
В настоящее время доступны различные коммерческие адсорбенты, которые используются для удаления органических и неорганических загрязнителей. Основными и широко используемыми адсорбентами являются активированный уголь, оксид алюминия, силикагель, углеродные молекулярные сита или цеолиты, а также полимерные адсорбенты. Цеолиты представляют собой микропористые алюмосиликаты с высокой ионообменной емкостью, большой удельной поверхностью, жесткой пористой структурой, что делает их привлекательными адсорбентами. Распределение пор по размерам в цеолитных сорбентах имеет точные размеры, в то время как множество адсорбентов, включая материалы на основе углерода, силикагели и оксиды алюминия, обладают уникальными взаимосвязанными каналами и отверстиями. Цеолиты обычно используются в качестве адсорбентов и катализаторов, а так же для очистки от органических и неорганических загрязнителей.
Для очистки природных и сточных вод также используются такие природные адсорбенты, как глины. Глины представляют собой водные алюмосиликатные минералы, состоящие из коллоидной фракции (<2 мкм) почв, отложений, горных пород и воды , а также мелкозернистых минералов и кристаллов других минералов( например , кварца, карбоната). На поверхности природных глин имеются ионы: Ca2+, Mg2+ , H+ , K+ , NH4+ , Na+ , SO42- , Cl - , PO43- и NO3- . Эти ионы могут легко обмениваться с другими ионами, не влияя на структуру глинистого минерала. Поскольку для очистки сточных вод требуются недорогие адсорбенты, природные глины оказались эффективными адсорбентами для удаления загрязняющих веществ из сточных вод. Основной причиной высокой адсорбционной способности глин является их большая площадь поверхности (до 800 м2/г ). Среди глинистых адсорбентов бентонит является наиболее часто используемой глиной для очистки воды благодаря отличным реологическим и адсорбционным свойствам.
Выбор адсорбента для осуществления технологических процессов осуществляется на основе высокой адсорбционной способности ,селективности, пористости, большой площади поверхности, возможности регенерации адсорбента, а также низкой стоимости. Процессы адсорбции широко применяют в химической промышленности, биотехнологии и других отраслях. Типичными примерами адсорбции являются рекуперация растворителей, разделение смесей углеводородов, очистка и осушка газов, очистка сточных вод, деминерализация воды, выделение металлов из растворов их солей. Процессы адсорбции проводят в специальных аппаратах адсорберах. Адсорберы (от латинского ad — на, при и sorbeo — поглощаю) - это устройства, в которых происходит разделение газовых, паровых или жидких смесей путем избирательного поглощения одного или нескольких компонентов первоначальной смеси поверхностью адсорбента . Аппараты бывают с неподвижным, псевдоожиженным, движущимся слоем адсорбента. Наиболее распространены в промышленности процессы сорбции в неподвижном слое. Непрерывные процессы адсорбции проводят в аппаратах с псевдоожиженным или движущимся слоем. Ниже на рисунке представлен адсорбер периодического действия.
Рисунок 1 -Схема адсорбера периодического действия
Адсорбент погружается вовнутрь аппаратного корпуса и располагается на газораспределительной решетке. Очищаемый газ попадает в нижнюю корпусную часть. Решетка одинаково направляет поступающую среду по сечению аппарата. Выход очищенного газа происходит в верхней части установки. С целью неоднократного применения адсорбента в аппарате есть распределительное устройство для подвода водяного пара. Обработка острым паром очищает адсорбент от извлеченных из газа компонентов способом десорбции. Адсорбер с движущимся слоем адсорбента.
Рисунок 2-Схема адсорбера с движущимся слоем адсорбента
Как видно из рисунка, адсорбционный аппарат с движущимся слоем адсорбента подразделен на несколько сегментов. Адсорбент после регенерации движется в верхнюю часть, где осуществляется понижение температуры твердого поглотителя. В нижней части адсорбера выполняется возобновление адсорбента посредством острого водяного пара, который отправляется сквозь распределительное устройство.
В адсорбере с кипящим слоем адсорбента скорость движения газовой фазы приобретает гораздо высокие значения, чем в аппарате с движущимся слоем твердого поглотителя. В данных аппаратах можно заметить правильный противоток между фазами, а адсорбционный процесс идет более интенсивно ввиду значительной удельной поверхности фазового контакта.
Рисунок 3-
Рисунок. 3.Односекционный адсорбер непрерывного действия с кипящим слоем сорбента
Поток исходного газа с сорбентом, проходя через газораспределительное устройство, приводит в псевдоожиженное состояние мелкозернистый сорбент и покидает слой через сепарационное устройство и систему циклонов. Расширенное сепарационное пространство уменьшает пылеунос за счет снижения рабочей скорости газа. В то же время отделённый от потока газа сорбент возвращается в псевдоожиженный слой. При этом поток свежего сорбента непрерывно поступает в аппарат через специальное устройство. При высокой температуре в процессе адсорбции, если газ не гарантирует необходимого теплового отвода, в указанном выше слое размещают холодильные устройства, позволяющие поддерживать стабильную температуру процесса.
материал www.chemanalytica.ru
На химический анализ сточных вод для декларации действует
