Адсорбционные методы получили наибольшее распространение для улавливания паров органических растворителей. В качестве адсорбента в этом случае применяют только активированный уголь, что. обусловлено его гидрофобностью, высокой адсорбционной емкостью по парам органических веществ, небольшой удерживающей способностью, достаточной прочностью и т.п. Десорбцию растворителей и регенерацию адсорбента периодически осуществляют перегретым паром в противотоке, перекрывая при этом основной газовый поток. После адсорбции пары воды и растворителя охлаждают, конденсируют и разделяют в сепараторе или в дополнительной колонне, уголь сушат и охлаждают потоком атмосферного воздуха. На 1 т уловленного растворителя при его концентрации во входящих газах 10 г/м затрачивается 2-3,5 т пара при давлении 0,3-0,5 МПа, 30-50 м воды для охлаждения, 0,5-1,0 кг активированного угля и 100-250 кВт ч электроэнергии. Поскольку эти расходные коэффициенты достаточно велики, то адсорберы оправданы только при улавливании дорогих или сильнотоксичных растворителей. Производительность аппаратов составляет 10-150 тыс. м /ч газа, входная концентрация растворителя изменяется от 0,5 до 20 г/м , выходная его концентрация не превышает 0,5 г/м , степень улавливания достигает 95-99%.[ ...]
Адсорбционная способность, или масса вещества, поглощенная единицей массы адсорбента в произвольный момент времени, зависит от концентрации адсорбируемого вещества (парциального давления р, Па) у поверхности адсорбента, общей площади этой поверхности, физических, химических и электрических свойств адсорбирующих веществ и адсорбента, температурных условий и присутствия других примесей.[ ...]
Адсорбционные методы очистки газов основаны на способности мепкопорисгых адсорбентов (активные угли, силикагели, алюмогели, цеолиты, пористые стекла и т.п.) улавливать из газовой фазы при соответствующих условиях те или иные вредные компоненты. Это не значит, однако, что адсорбционный метод очистки целесообразно использовать для улавливания любых. вредных компонентов. Депо в том, что для многих веществ оптимальные условия адсорбции существенно отличаются от реальных параметров очищаемого газа (имеется в виду прежде всего температура, влажность и т.д.). Изменение параметров подлежащего очистке газа требует больших затрат, но иногда это бывает целесообразно, и известны адсорбционные процессы, где газ предварительно охлаждают (низкотемпературная адсорбция) или нагревают для понижения относительной влажности (рекуперация сероуглерода).[ ...]
Адсорбционные методы очистки газов основаны на способности некоторых твердых пористых тел — адсорбентов — селективно извлекать и концентрировать на своей поверхности отдельные компоненты газовой смеси. Различают физическую и химическую адсорбцию (хемосорбцию). При физической адсорбции поглощаемые молекулы газа удерживаются на поверхности твердого тела межмолекулярными силами притяжения. В основе хемосорбции лежит химическое взаимодействие между адсорбентом и адсорбируемым газом. В качестве адсорбентов применяют пористые материалы с развитой поверхностью: активные угли, силикогель, алюмогель, цеолиты. Процесс очистки проводят в адсорберах, которые выполняются в виде вертикальных, горизонтальных или кольцевых емкостей, заполненных адсорбентом. Наиболее распространены адсорберы периодического действия, в которых отработанный поглотитель по мере необходимости заменяют либо регенерируют. Адсорбированные вещества удаляют десорбцией инертным газом или паром, иногда проводят термическую регенерацию.[ ...]
Адсорбционные методы. Применение адсорбционных методов особенно целесообразно в тех случаях, когда при регенерации адсорбента можно получить адсорбированные вещества в пригодной для употребления форме. Этот способ хорошо зарекомендовал себя, например, при рекуперации сероуглерода в процессе изготовления вискозного шелка и штапельного волокна, а также при регенерации растворителей, используемых в самых различных отраслях промышленности. В качестве адсорбента в большинстве случаев применяется активный уголь. Он гидрофобен и не подвержен дезактивации под воздействием водяных паров. Адсорбционная способность возрастает с понижением температуры, а также с увеличением молекулярной массы, содержания углерода и с повышением температуры кипения адсорбируемого вещества. Регенерация с помощью водяного пара, как правило, не вызывает особых трудностей. В некоторых случаях на отличающихся особой химической активностью поверхностях происходят химические реакции, в частности, окисление с участием кислорода воздуха, что необходимо учитывать при выборе способа регенерации. Например, сероуглерод в присутствии кислорода воздуха адсорбируется не как таковой, а в виде элементарной серы.[ ...]
При адсорбционной очистке сточных вод, содержащих смесь нескольких веществ, способных извлекаться активированным углем, наибольшее использование емкости угля достигается в таких условиях, когда все присутствующие в растворе вещества практически одновременно насыщают адсорбент и переходят в фильтрат.[ ...]
Высокая адсорбционная способность активного угля обусловлена его большой внутренней поверхностью. При выборе марки активного угля необходимо учитывать то, что он должен быть крупнопористым, чтобы его внутренняя поверхность была доступна для диффузии ионов и ионных ассоциантов поверхностно-активных веществ. Лучшими адсорбентами являются осветляющие активные угли марки ОУ.[ ...]
Природные адсорбенты — бентонитовые глины: аскангель, пыжевский бентонит и аналоги из Молдовы используют также для осветления соков. Бентониты набухают, образуют в воде весьма устойчивые суспензии коллоидной степени дисперсности с отрицательным зарядом частиц. Избыточный отрицательный заряд обусловливает большую гидрофильность и адсорбционную способность глины. Важным свойством бентонитов является их способность к ионному обмену.[ ...]
Минеральные адсорбенты в большей или меньшей степени обладают способностью катализировать процесс превращения N0 в N02- В этой связи при адсорбционной очистке нитрозных газов с повышенным содержанием компонентов низкой степени окисленности, характеризующихся малой сор-бируемостью, в них следует вводить кислород. Увеличение отношения ЫОг/ЫО благоприятно сказывается на характеристиках процессов адсорбционной очистки нитрозных газов.[ ...]
Регенерация адсорбента (активного угля) является важнейшей стадией адсорбционной очистки. Цель регенерации - с одной стороны, десорбция адсорбированных из воды примесей или деструктивное их разрушение и, с другой стороны, восстановление адсорбционной способности активного угля. Применяют деструктивные и регенеративные методы регенерации. К первым относятся термические и химические окислительные процессы, ко вторым - десорбция насыщенным или перегретым водяным паром, нагретым инертным газом, экстракция органическими растворителями. Разрабатываются биологические методы регенерации углей.[ ...]
Эффективность адсорбционных систем во многом определяется свойствами твердой фазы — адсорбента, который должен удовлетворять следующим требованиям: иметь достаточно большую адсорбционную способность, т. е. поглощать значительные количества газа (пара) из газовой фазы; обладать высокой селективностью; иметь высокую механическую прочность; хорошо регенерироваться; иметь возможно более низкую стоимость.[ ...]
Выбор в качестве адсорбента природной глины «горелая порода» Кумертауского месторождения Республики Башкортостан обосновывается следующим. Все искусственно приготовленные адсорбенты дефицитны и дорогостоящи, поэтому их применение экономически выгодно только при условии многократного использования. Необходимость восстановления адсорбента осложняет процесс регенерации масел, так как значительны капитальные и эксплуатационные затраты. Поэтому применение природных (дешевых и доступных) адсорбентов, обладающих достаточно высокой адсорбционной способностью, отбеливающими свойствами в процессах контактной очистки и фильтрации имеет несомненные преимущества.[ ...]
Генерация тепла в слое адсорбента может в некоторых случаях потребовать предварительного охлаждения отходящих газов. Необходимо отметить, что обычно как адсорбирующая способность вещества, так и эффективность очистки падает с повышением температуры. Стоимость адсорбционных установок высока, однако содержание и эксплуатация их обходятся недорого. Сооружения небольшого размера столь же эффективны, как и более крупные установки, а стоимость извлеченных продуктов окупит их экономически.[ ...]
В основе классического адсорбционного метода разделения пигментов по М. С. Цвету лежат различия в степени адсорбции данных веществ адсорбентом и растворимости их в соответствующих растворителях. Адсорбент— твердое вещество, способное удерживать на своей поверхности молекулы. • Если смесь пигментов листа и растворителей пропустить через колонку с пористым материалом, то отдельные пигменты будут располагаться на разных уровнях колонки, давая своеобразный спектр распределения, соответствующий их адсорбционному сродству. Чем слабее сродство пигмента к адсорбенту, тем ниже пигмент будет концентрироваться. Последующим промыванием чистыми растворителями получают хроматограмму с четким разделением адсорбированных веществ на зоны.[ ...]
Кроме того, промышленные адсорбенты должны удовлетворять ряду требований: иметь большую адсорбционную емкость; обладать высокой селективностью; быть химически инертными по отношению к компонентам разделяемой смеси; иметь высокую механическую прочность; обладать способностью к регенерации.[ ...]
Аппараты с движущимся слоем адсорбента обеспечивают непрерывность процесса и позволяют полнее использовать адсорбционную способность сорбента, а также упростить эксплуатацию оборудования. Недостатком метода считаются значительные потери адсорбента за счет ударов частиц друг об друга, истирания о стенки аппарата и его унос очищенным потоком газа. Таким образом, практическое значение адсорбционного процесса при очистке технологических выбросов газо- и парообразных загрязнителей велико. Адсорбция эффективна при удалении больших концентраций загрязняющих атмосферу веществ. Этот метод также применим в случаях, когда необходимо удаление паров как летучих углеводородов и органических растворителей, так и ядовитых, и токсических веществ, предполагаемых канцерогенов (выхлопные газы автомобилей, радиоактивные газы — радиоактивный йод и др.).[ ...]
В адсорберах непрерывного действия адсорбент движется в плотном слое под действием силы тяжести или в восходящем потоке очищаемого воздуха, например в кипящем слое. Это позволяет полнее использовать адсорбционную способность сорбента, организовать процесс десорбции, упростить эксплуатацию оборудования. Недостаток этих аппаратов — значительное разрушение и вынос адсорбента.[ ...]
Для наиболее эффективного использования адсорбционной способности активного угля должны приниматься во внимание характеристики адсорбата, адсорбента и раствора.[ ...]
Одним из основных параметров при выг боре адсорбента является адсорбционная способность по извлекаемому компоненту.[ ...]
Ионообменная хроматография отличается от адсорбционной тем, что адсорбентами здесь являются иониты. Иониты представляют собой твердые вещества, способные поглощать из раствора электролита положительные или отрицательные ионы в обмен на эквивалентные количества других ионов, имеющих заряд того же знака. Различают процессы анионного и катионного обмена. Иониты, на которых протекает процесс катионного обмена, называют катионитами, анионного обмена — анионитами.[ ...]
При высоких скоростях потока во избежание уноса адсорбента слой его покрывают сверху сеткой или процесс ведут при направлении потока сверху вниз. Чтобы адсорбционная способность была достаточно высокой, температура входящего воздуха, как правило, не должна превышать 40—50 °С; поэтому в некоторых случаях исходный газ перед подачей на адсорбционную установку охлаждают.[ ...]
Адсорбция газов. Твердые вещества всегда обладают способностью адсорбировать на своей поверхности молекулы, атомы или ионы из окружающей среды. Для Данного адсорбирующего твердого тела (адсорбента) и данного адсорбируемого газа или раствора количество адсорбируемого вещества возрастает по мере увеличения адсорбирующей поверхности. Следовательно, для увеличения адсорбционного эффекта необходима возможно большая поверхность адсорбента. Такой развитой поверхностью обладают вещества, имеющие пористую, губчатую структуру, и вещества, находящиеся в состоянии тонкого измельчения (высокодисперсные системы — коллоиды).[ ...]
В установках непрерывного действия с подвижным слоем адсорбента полнее используется адсорбционная способность адсорбента, обеспечивается процесс десорбции, однако имеются значительные его потери за счет ударов частиц адсорбента друг о друга и истирания о стенки аппарата.[ ...]
Указанным требованиям в наибольшей степени отвечает метод адсорбционного отбора атмосферной влаги, причем наилучшим адсорбентом для водяных паров являются синтетические цеолиты. Синтетические цеолиты являются высокоэффективными алюмосиликатны-ми адсорбентами, способными также к катионному обмену.[ ...]
В тех случаях, когда жидкостная регенерация не достигает цели и адсорбционная способность слоя угля полностью исчерпана, его следует подвергать термической регенерации. Целью такой обработки является устранение из пор угля необратимо сорбированных или органических соединений. Осуществляется она путем окисления и разрушения этих веществ, перевода их в легколетучие вещества, способные к испарению при простом нагревании или при нагревании с водяным паром. Окисление и разложение необходимо проводить так, чтобы возможно меньше разрушать пористую структуру угольного адсорбента.[ ...]
После поглощения нефтепродуктов плавающие на поверхности воды адсорбенты необходимо удалять. Механические методы удаления агломератов адсорбент - нефть перспективны в условиях спокойной воды, но при наличии волны эффективность их резко снижается. Наиболее эффективным методом удаления жидких углеводородов с поверхности воды является метод магнитной сепарации. Однако использование этого метода возможно только при наличии магнитных адсорбентов е высокими адсорбционными и магнитными характеристиками. Метод получения ыагнито-восприимчивых адсорбентов, которые могут быть использованы для очистки поверхности воды от нефтепродуктов, разработан в Институте коллоидной химии и химии воды АН УССР. Адсорбенты не смачиваются водой и плавают на ее поверхности. Размеры частиц адсорбентов, полученных при различных условиях, находятся в пределах 0,05-0,1 мк. Поглощающая способность по отношению к дизель ному топливу и магнитная восприимчивость определяются составом адсорбентов и находятся соответственно в пределах 3-3 г/г и 0,06-1,0 ед. [45].[ ...]
Основную роль в процессе адсорбции играют микропоры [70]. Однако если адсорбент пронизан микропорами большой длины, то адсорбция происходит медленно, так как путь, проходимый адсорбируемыми молекулами в микропорах, очень велик. Если же микропоры пересекаются макропорами, то путь уменьшается и скорость адсорбции возрастает. Если скорость адсорбции зависит главным образом от структуры пор, по которым адсорбируемые молекулы передвигаются к микролорам, то она может быть значительно повышена посредством измельчения угля, — это сокращает путь перемещения молекул. Адсорбционная же способность является функцией структуры мик-ропор [20, 69, 70]. Измельчение угля может лишь незначительно повысить его поглотительную способность. Лучшие сорта угля, применяемые длг адсорбции примесей из воздуха, имеют площадь удельной поверхности около 1000 м2/г, причем 70—75% поверхности содержит поры диаметром менее 2 нм.[ ...]
Внутренняя структура наиболее распространенных на практике промышленных адсорбентов характеризуется наличием различных размеров и форм пустот или пор, среди которых различают макро-, переходные (мезо-) и микропоры. Суммарный объем последних в единице массы или объема адсорбента определяет в решении задач газоочистки как скорость (интенсивность) поглощения целевого компонента, так и адсорбционную способность (величину адсорбции) твердым поглотителем этого компонента.[ ...]
Большое значение имеет динамическая активность углей, так как их поглотительная способность определяется не только равновесной емкостью, но и способностью использовать возможно большую часть ее при малом времени контакта жидкости с адсорбентом. Угли, используемые в локальных адсорбционных установках, должны иметь не только высокую емкость, но и низкую удерживающую способность. Это значит, что, переходя от адсорбции к регенерации, угли должны легко и наиболее полно отдавать все поглощенное в процессе адсорбции вещество. В противном случае затраты на реагенты для регенерации угля окажутся чрезмерно большими либо полная регенерация угля без разрушения адсорбированных веществ вообще окажется невозможной.[ ...]
В некоторых процессах газоочистки со временем происходит накопление нежелательных примесей в адсорбенте, которые приводят к частичной, а чаще всего к полной потере адсорбционной способности поглотителей, т.е. к отравлению адсорбционного пространства адсорбента. В этих случаях прибегают к дополнительным стадиям регенерации, например, к высокотемпературной реактивации инертным газом или перегретым паром, к экстракции различными растворителями и пр.[ ...]
Метод тонкослойной хроматографии (ТСХ) основан на разделении веществ в зависимости от их различной адсорбционной способности. Разделение проводят в тонком слое сорбента, нанесенном на специальную пластинку. Распределение вещества на пластинке происходит с помощью растворителя. Тонкий слой сорбента является неподвижной фазой, растворитель — подвижной фазой. Анализируемую пробу наносят на стартовую линию пластинки с помощью микрошприца или микропипетки. Пластинку помещают в камеру, содержащую растворитель, который перемещается по слою адсорбента под действием капиллярных сил. Камера представляет собой сосуд, размеры которого несколько больше размеров пластинки. Камера должна быть плотно закрыта, чтобы растворитель не испарялся и газовая атмосфера в камере была постоянной. Компоненты анализируемой смеси перемещаются по слою вместе с растворителем с различными скоростями. Когда растворитель достигает противоположного конца пластин, разделение заканчивают, удаляют пластинку из камеры и испаряют растворитель. Анализируемые вещества проявляются на хроматограмме в виде зон или пятен Кибардин С. А., Макаров К. А., 1978; Во1Н§ег Н. И. е! а1., 1965].[ ...]
Цеолиты, так же, как силикагели и активный оксид алюминия, характеризуются значительной сорбционной способностью по парам воды. Наряду с этим цеолиты отличаются сохранением достаточно высокой активности по-соответствующим целевым компонентам при относительно высоких (до 150— 250 °С) температурах. Однако по сравнению с другими типами промышленных адсорбентов они имеют относительно небольшой объем адсорбционных полостей, вследствие чего характеризуются сравнительно небольшими предельными величинами адсорбции. Гравиметрическая плотность синтетических цеолитов составляет 600—900 кг/м3.[ ...]
Перегонка смолистого экстракта в вакууме дает канифоль светлых марок. Однако канифоль при переработке способна постепенно окрашиваться, и она уже не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к канифоли для производства мыла, клея для бумаги, а также красок и лаков [41]. Это обусловлено присутствием двух типов красящих веществ, видимых и скрытых, причем последние в контакте со щелочью образуют видимые окрашивающие вещества. Промышленные методы удаления обоих типов окрашивающих веществ следующие: селективная очистка фурфуролом [42] и адсорбционная очистка фуллеровой землей [43] или другими активизированными адсорбентами.[ ...]
Необходимость периодической регенерации насыщенных целевыми компонентами поглотителей предопределяет цикличность адсорбционных процессов. Среди операций (стадий), основной целью которых является восстановление сорбционной способности адсорбентов, ключевой является десорбция в связи с тем, что для ее проведения требуется от 40 до 70% общих затрат по адсорбционной газоочистке. Этот процесс ведут, используя в основном повышение температуры, вытеснение ад-сорбата лучше сорбирующимся веществом, снижение давления (в том числе создание вакуума) или комбинацию этих приемов. Возможность эффективного осуществления десорбции в ряде случаев предопределяет целесообразность выбора адсорбции среди других приемов газоочистки.[ ...]
При относительно невысоком содержании органических веществ в сточной воде и их ограниченной растворимости применение для этой цели адсорбентов, прежде всего активных углей, во многих случаях дает наиболее высокий эффект. В таких локальных адсорбционных установках, размещаемых непосредственно на тех участках производства, где образуются стоки, сочетается возвращение извлеченных из сточных вод продуктов с регенерацией поглотительной способности адсорбента. Регенерация адсорбента создает возможность его многократного использования, иногда в течение ряда лет, что существенно повышает экономичность процесса очистки.[ ...]
Степень извлечения растворителя обычно составляет 95—99 %, а его остаточное содержание в отходящем из адсорбера газе не превышает 0,5 г/м3. В качестве адсорбента в этом случае применяют только активный уголь, что обусловлено его гидрофобностью. Кроме того, активный уголь обладает высокой адсорбционной способностью по парам органических веществ, небольшой удерживающей способностью, достаточно прочен и т. п.[ ...]
Разделение смеси веществ производится обычно системой растворителей, состоящей из двух-трех, иногда до пяти, компонентов. От природы растворителя и адсорбента зависит скорость передвижения веществ на хроматограмме. При выборе растворителя для адсорбционной хроматографии пользуются одним из известных элюотропных рядов, в которых растворители расположены в порядке увеличения их элюирующей способности [57]. Сила элю-ции пропорциональна диэлектрической проницаемости и соответственно полярности растворителя.[ ...]
Допустим, что анализируемая смесь состоит из трех компонентов А, Б и В, отличающихся строением, и это различие в строении компонентов обусловливает их различную адсорбционную способность по отношению к данному адсорбенту, т. е. каждый компонент обладает своим коэффициентом адсорбции. В каждый данный момент времени часть молекул любого компонента адсорбируется на поверхности адсорбента, другая часть находится в движении в газовой фазе. Предположим, что сорбируемость молекул компонента А равна 50%, т. е. молекулы поровну распределяются между неподвижной и подвижной фазами. Те компоненты, которые находятся в газовой фазе, будут увлекаться газом-носителем в более высокие слои адсорбента и там будут задерживаться адсорбентом. Так как молекулы попеременно меняются местами, вытесняя друг друга, то каждая из них движется со скоростью, вдвое меньшей скорости газа-носителя. Если другие компоненты обладают другими коэффициентами сорбируемоети, то и скорость их движения будет иной; чем больше сорбируемость, тем скорость движения будет меньше, и наоборот. Неподвижная фаза в хроматографической колонке тормозит (задерживает) движение молекул разных газов, обусловливая разную скорость их движения через колонку.[ ...]
Активные угли должны слабо взаимодействовать с молекулами воды и хорошо — с органическими веществами, быть относительно крупнопористыми (с эффективным радиусом адсорбционных пор в пределах 0,8—5,0 им, или 8.50 А), чтобы их поверхность была доступна для больших и сложных органических молекул. При малом времени контакта с водой они должны иметь высокую адсорбционную емкость, высокую селективность и малую удерживающую способность при регенерации. При соблюдении последнего условия затраты на реагенты для регенерации угля будут небольшими. Угли должны быть прочными, быстро смачиваться водой, иметь определенный гранулометрический состав. В процессе очистки используют мелкозернистые адсорбенты с частицами размером 0,25—0,5 мм и высокодисперсные угли с частицами размером меиее 40 мкм.[ ...]
Важно, чтобы угли обладали малой каталитической активностью по отношению к реакциям окисления, конденсации и др., так как некоторые органические вещества, находящиеся в сточных водах, способны окисляться и осмоляться. Эти процессы ускоряются катализаторами. Осмолившиеся вещества забивают поры адсорбента, что затрудняет его низкотемпературную регенерацию. Наконец, они должны иметь низкую стоимость, не уменьшать адсорбционную емкость после регенерации и обеспечивать большое число циклов работы. Сырьем для активных углей может быть практически любой углеродсодержащий материал: уголь, древесина, полимеры, отходы пищевой, целлюлозно-бумажной и других отраслей промышленности.[ ...]