Физическая адсорбция. В последние годы для очистки природного газа от сероводорода широко применяют адсорбционные методы на цеолитах, наиболее эффективные из них СаА. Адсорбция протекает под давлением 1,7—5 МПа и обеспечивает остаточное содержание сероводорода около 2 мг/м3. Наряду с тонкой очисткой газа от сероводорода и других сернистых соединений на цеолитах происходит также его глубокая осушка. Цеолиты обладают высокой адсорбционной емкостью и селективностью по отношению к сероводороду. Для очистки больших количеств газа (до 200000 м3/ч) с низким содержанием сероводорода в качестве адсорбентов используют также активные угли. При этом степень извлечения сероводорода может достигать 99,5%. Сорбционные свойства углей могут быть повышены введением в их состав оксидов некоторых металлов: меди, железа, никеля, марганца, кобальта.[ ...]
Физическая поглотительная способность — это поглощение целых молекул газов, вещества, растворенного в воде, изменение его концентрации на поверхности твердых почвенных частиц. Эту поглотительную способность еще называют молекулярной адсорбцией.[ ...]
Физическая адсорбция протекает самопроизвольно и всегда обратима. Количество вещества, адсорбированного на данном участке поверхности в данный момент времени, определяется не только перечисленными силами взаимодействия, но и силами десорбции, возникающими в результате теплового движения частиц. Причем для каждой концентрации адсорбирующегося вещества (адсорбтива) и для каждой температуры среды существует состояние адсорбционного равновесия.[ ...]
Адсорбция молекул газообразного вещества на поверхности твердого адсорбента сопровождается выделением тепла, количество которого зависит от природы образующихся связей между молекулами адсорбируемого вещества и адсорбента. Различают физическую и химическую адсорбцию (хемосорбцию). В последнем случае теплота адсорбции значительно выше, чем в первом, что создает дополнительные проблемы перегрева адсорбента в ходе очистки газов и усложняет аппаратурное оформление процесса.[ ...]
Адсорбция, не сопровождающаяся химической реакцией, в свою очередь, делится на физическую и активированную. Физическая адсорбция обуславливается силами взаимного притяжения молекул. Процесс физической адсорбции протекает очень быстро, с выделением тепла, теплота физической адсорбции невелика и имеет тот же порядок, что и теплота конденсации. Физическая адсорбция не избирательная или неспецифична, т.е. индивидуальные свойства поглощаемого вещества и поглотителя не имеют значения. Физическая адсорбция полностью обратима.[ ...]
Физическая адсорбция обусловлена силами межмолеку-лярного взаимодействия Ван-дер-Ваальса, не избирательна, полностью обратима, протекает с высокой скоростью и имеет сравнительно низкую теплоту адсорбции — от нескольких килоджоулей до нескольких десятков килоджоулей на моль адсорбата. Адсорбция протекает молекулярно, т. е. преимущественно адсорбируются соединения в недиссоциированном состоянии. Физическая адсорбция характерна для веществ, адсорбируемых из парогазовой фазы, а при адсорбции из растворов осложнена физико-химическим взаимодействием адсорбата, адсорбтива и адсорбента.[ ...]
Адсорбция — процесс поглощения вещества из смеси газов, паров или растворов поверхностью или объемом пор твердого тела — адсорбента. Поглощаемое вещество, находящееся в объемной фазе (газе, паре или жидкости), называется адсорбтивом, а поглощенное — адсорбатом. Адсорбцию подразделяют на физическую и химическую. Физическая адсорбция обусловлена поверхностными силами, которые проявляются на расстояниях, значительно превышающих размеры адсорбируемых молекул. Поэтому на поверхности адсорбента обычно удерживаются несколько слоев молекул адсорбата. При химической адсорбции поглощаемое вещество вступает в химическое взаимодействие с адсорбентом с образованием на его поверхности обычных химических соединений.[ ...]
Физическое поглощение грунтом загрязнителей определяется механизмами физической адсорбции и подчиняется ее закономерностям. В общем случае физическая адсорбция загрязнителей грунтом зависит как от внешних (р,Т), так и внутренних факторов. Среди внутренних факторов основными являются сорбционная способность присутствующих в грунте минералов и компонентов, а также особенности сорбируемого загрязнителя. Так, например, сорбционная способность одного и того же минерала по отношению к неорганическим, радионуклидным или органическим загрязнителям может быть весьма различна.[ ...]
Адсорбция представляет собой другой диффузионный процесс, значение которого как механизма отделения примесей постоянно возрастает. Адсорбция — явление, присущее соприкасающимся поверхностям разнородных сред, и для ее эффективности необходимо присутствие площадей плотной поверхности. Почти во всех случаях эти площади являются внутренними, как, например, при использовании пористого материала, и могут иметь невероятно большие размеры на единицу объема адсорбирующей среды. Адсорбция может быть чисто физической природы, но может также обусловливаться происходящими на поверхности химическими реакциями, т. е. являться хемосорбцией.[ ...]
Физической моделью кинетики адсорбции в неподвижном слое поглотителя, называемой также динамикой адсорбции, является модель фронтальной отработки слоя адсорбента. В соответствии с этой моделью концентрация целевого компонента, непрерывно поступающего в слой с газовым потоком, прогрессивно увеличивается во времени в первых (лобовых) участках слоя адсорбента, достигая состояния насыщения. Это приводит к уменьшению движущей силы процесса на данных участках и поступлению газа с высокой концентрацией целевого компонента в следующие за лобовыми участками слоя. С другой стороны, при достаточной длине слоя в нем в течение определенного времени будут существовать концевые участки, в которые поступает очищенный газовый поток. Таким образом, в слое адсорбента на некоторой стадии процесса формируется и затем перемещается по слою участок конечной длины I, являющийся работающим слоем (зоной массопередачи), на котором происходит резкое изменение концентрации целевого компонента в проходящем газовом потоке, характеризующееся определенной формой концентрационной кривой (фронта сорбции, сорбционной волны). Ввиду конечной скорости адсорбции форма этой кривой в лобовом участке слоя постоянно изменяется до момента насыщения данного участка. После этого момента при условии сохранения сформировавшихся условий образования концентрационной кривой последняя перемещается . вдоль слоя с постоянной скоростью, обеспечивая режим так называемого параллельного переноса ад сорбционного фронта.[ ...]
При физической адсорбции молекулы газа под действием межмолекуляр-ных сил притяжения (силы Ван-дер Ваальса) прилипают к поверхности твердого тела. Высвобождающаяся при этом теплота зависит от силы притяжения и по порядку значения (как правило, находится в пределах от 2 до 20 кДж/моль) совпадает с теплотой конденсации паров [9].[ ...]
При адсорбции играют роль как физические, так и химические взаимодействия между адсорбентом и адсорбируемым веществом. В случае физического взаимодействия загрязнения задерживаются на поверхности сорбента за счет слабых Ван-дер-Ваальсовых сил притяжения. Задерживание же загрязнений при химическом взаимодействии является результатом прочной связи между активными участками на поверхности сорбента и загрязнениями.[ ...]
Метод адсорбции основан на физических свойствах некоторых твердых тел с ультрамикроскопической структурой селективно извлекать и концентрировать на своей поверхности отдельные компоненты из газовой смеси. Адсорбция относится к наиболее распространенным явлениям и обнаруживается почти всюду, где газы, пары и растворенные вещества находятся в контакте с поверхностью жидкости или твердого тела. Различают физическую и химическую адсорбции. В первом случае адсорбированные молекулы сохраняют свою индивидуальность; при химической адсорбции, называемой также хемосорбцией, молекула адсорбируемого вещества вступает в химическую связь с поверхностью адсорбента. Физическая адсорбция, которую обычно называют просто адсорбция, представляет собой обратимый процесс, заканчивающийся установлением адсорбционного равновесия, при котором скорость адсорбции равна скорости обратного процесса — десорбции.[ ...]
Метод адсорбции основан на физических свойствах некоторых пористых материалов селективно извлекать из газовоздушной смеси отдельные ее компоненты. Широко известный пример адсорбента с ультрамикроскопической структурой - активированный уголь. Метод адсорбции позволяет проводить очистку вредных выбросов при повышенных температурах.[ ...]
Методы адсорбции и физической абсорбции только концентрируют содержащийся в газе сероводород, который сам по себе не является товарным продуктом, то есть требует дальнейшей переработки. Для этого необходимо сооружать дополнительную установку по окислению сероводорода.[ ...]
Процесс адсорбции с позиций физической химии объясняется взаимодействием между молекулами адсорбента и адсорбтива на границе раздела фаз, в результате которого происходит переход молекул адсорбтива из газовой фазы в поверхностный слой адсорбента. Различают адсорбцию физическую и химическую (хемосорбцию) — в зависимости от природы сил, возникающих на поверхности адсорбента. При физической адсорбции молекулы адсорбтива не вступают в химическое взаимодействие с молекулами адсорбента. В этом случае теплота адсорбции невелика, что позволяет вести процесс физической адсорбции в условиях его обратимости, т. е. последовательно проводить стадии адсорбции и десорбции (выделения поглощенных компонентов из адсорбента). При химической адсорбции молекулы адсорбтива вступают в химическое взаимодействие с адсорбентом, в результате чего обратный процесс (десорбция) сильно тормозится и практически неосуществим.[ ...]
При физической адсорбции поглощаемые молекулы газов и паров удерживаются силами Ван-дер-Ваальса, при хемо-сорбции — химическими силами.[ ...]
При помощи физической (молекулярной) адсорбции из сточных вод. удаляют почти исключительно органические соединения.[ ...]
Химическая адсорбция. Наряду с традиционными адсорбентами в последние годы разрабатывают поглотители на основе оксидов молибдена, теллура, марганца и карбонатов щелочных металлов, которые осуществляют не только физическую адсорбцию, но и хемосорбцию.[ ...]
В отличие от физической адсорбции хемосорбция, как правило, необратима, при десорбции меняется химический состав адсорбента. В основе хемосорбции лежит химическое взаимодействие между адсорбируемыми веществами. Действующие при этом силы сцепления значительно больше, чем при физической адсорбции, соответственно и высвобождающаяся при хемосорбции теплота существенно больше и по порядку значения (от 20 до 400 кДж/моль) совпадает с теплотой реакции.[ ...]
Преимущество физической адсорбции — обратимость процесса. При снижении давления адсорбата в потоке газа либо повышении температуры поглощенный газ может легко десорбироваться без изменения химического состава. Обратимость данного процесса исключительно важна, если экономически выгодно рекупировать адсорбируемый газ или адсорбент.[ ...]
Десорбция, как и адсорбция, в своей основе представляет равновесный физический процесс, количественно выражающийся изотермой адсорбции. Чем выше удельная адсорбция вещества, тем меньше десорбция его при равных условиях.[ ...]
Идея использования адсорбции органических веществ углем для очистки вод не нова. Еще в 1883 г. в США применяли фильтры из древесного угля для устранения запаха и привкуса у питьевой воды [6]. В настоящее время активный уголь широко используют во всем мире при водоподготовке и очистке сточных вод, однако физические и химические факторы процесса адсорбции изучены еще мало. При проектировании установок с активным углем чаще всего основываются на таких параметрах, как скорость потока, напор, толщина слоя угля и время контакта. Эти параметры, безусловно, важны, но для повышения эффективности установок надо исследовать и учитывать также физические и химические процессы, происходящие при адсорбции.[ ...]
В некоторых случаях адсорбция вредного вещества может происходить за счет физических процессов растворения. При этом давление паров такого вещества хотя и снижается довольно значительно, однако не падает до нуля, что обусловливает неполный процесс отделения (например, вымывание бензола из газов с помощью масел). Более предпочтительным является химическое связывание вредного вещества в момент поглощения. При последующей регенерации, например, путем нагревания, такие соединения часто переходят в раствор в условиях десорбции. Так, слабые основания (этаноламины, аминокислоты, ароматические амины) поглощают при охлаждении кислые вредные вещества (502, Н23), образуя соли, в то время как при нагревании эти вещества вследствие гидролиза снова высвобождаются.[ ...]
АДИНАМИЯ [гр. adynamia] — физическая слабость, малая подвижность индивида, обусловленные резким упадком сил. А. может быть следствием длительного голодания, приводящего к истощению, некоторых инфекционных заболеваний, поражения нервной или нервно-мышечной системы. АДСОРБЕНТЫ [от лат. ad — на, у, при и sorbere — поглощать, всасывать] — вещества, на поверхности которых происходит адсорбция. АДСОРБИРОВАННАЯ ВОДА — связанная вода, молекулы которой удерживаются поверхностью твердого вещества (почвы, породы и т. п.) за счет сил межмолекулярного взаимодействия их с поверхностными молекулами вещества.[ ...]
На практике отдельные виды адсорбции протекают одновременно. Так, весьма часто совмещаются физическая адсорбция и капиллярная конденсация в поглотителях, имеющих поры различных размеров. Также часто совмещаются физическая и активированная адсорбция, причем при низких температурах преимущественно протекает первая, а при высоких - вторая.[ ...]
Различают два основных вида адсорбции: физическую и химическую. К силам, обусловливающим физическую адсорбцию, относят молекулярные взаимодействия: 1) молекул с постоянным диполем (ориентационный эффект)-, 2) молекул с индуцированным диполем (индукционный эффект)-, 3) неполярных молекул (дисперсионный эффект), а также 4) силы, обусловливающие водородную связь [1, стр. 851. Исследования последних лет привели к выводу, что одной из важнейших составляющих адсорбционных сил являются так называемые силы изображения, появление которых связано с различием диэлектрических проницаемостей вещества дисперсных частиц и окружающей среды.[ ...]
Ионизацией материала частиц и адсорбцией на их поверхности ионов, присутствующих в воде (в частности, ионов Н+ и ОН-), объясняются еще два важных физических явления — суспензионный эффект и поверхностная проводимость. Суспензионный эффект состоит в том, что значения pH суспензии или золя и ультрафильтрата той же суспензии (золя) неодинаковы. Направление» суспензионного эффекта (знак АрН) совпадает со знаком заряда частиц минералов [52, 53].[ ...]
В книге рассматриваются химические и физические аспекты обработки сточных вод, представляющие интерес для инженеров, ученых и широкого круга специалистов, занимающихся вопросами охраны окружающей среды. Книга состоит из 26 глав, в которых обсуждаются различные методы обработки сточных вод: коагуляция, осаждение, фильтрация, удаление питательных веществ, адсорбция и дезинфекция. Статьи, положенные в основу этой книги, были представлены на симпозиуме, организованном секцией химии окружающей среды Американского химического Общества (АХО). В центре внимания симпозиума был доклад доктора Вернера Стамма, которому вручена премия АХО за работу в области охраны окружающей среды от загрязнения. Мы, соавторы этой книги, полностью одобряем, поддерживаем деятельность доктора Стамма и выражаем ему благодарность за вклад в науку.[ ...]
Взаимодействие гумусовых веществ с ионами металлов и другими ХЗВ включает физические (адсорбция, пептизация, коагуляция) и химические (ионный обмен, солеобразование, образование комплексных соединений) процессы. Адсорбция катионов на гуминовых кислотах может быть в некоторых случаях описана уравнением Ленгмюра. Устойчивость образующихся комплексов зависит от ряда факторов и в первую очередь от pH и ионной силы.[ ...]
Следует отметить, что рассматриваемые параметры промышленных сточных вод не всегда достаточны для оценки эффективности процесса адсорбции как метода очистки. Во-пер-вых, это относится к адсорбции органических веществ с низкой молекулярной массой, так как предложенные параметры учитывают ООУ, но не выделяют органические вещества с высокой и низкой молекулярной массой. Во-вторых, следует учитывать биологическую активность активного угля, на что указывает высокое значение отношения БПК/ООУ. Поэтому на активном угле происходит не только физико-химическая очистка, но и биологическая адсорбция и деструкция. Как показано в работах >[1—8, 20—23], удаление низкомолекулярных органических веществ из сточных вод вследствие адсорбции в принципе возможно, однако физическая адсорбция по мере ее протекания из-за развития микробов на угле может перейти в биологическую адсорбцию. Подобное явление наблюдали на очистных установках станции Южное Тахо [18] ив Кливленде ¡[23]. Предложенный метод оценки адсорбции органических веществ ограничивается низкой точностью определения параметров промышленных сточных вод. Например, точность определения содержания ООУ составляет 5 мг/л, органического азота 1 мг/л и органической кислотности 8 мг/л (в пересчете на СаС03).[ ...]
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.[ ...]
Метод абсорбции . Этот метод заключается в разделении газовоздушной смеси на составные части путем поглощения одного или нескольких газовых компонентов этой смеси поглотителем (абсорбентом) с образованием раствора. Физическая сущность процесса адсорбции объясняется так называемой пленочной теорией, согласно которой при соприкосновении жидких и газообразных веществ на поверхности раздела обеих фаз образуется жидкостная и газовая пленки. Растворимый в жидкости компонент газовоздушной смеси проникает путем диффузии сначала через газовую пленку, а затем сквозь жидкостную и поступает во внутренние слои абсорбента. Для осуществления диффузии необходимо, чтобы концентрация растворяемого компонента в газовоздушной смеси превосходила его равновесную концентрацию жидкости.[ ...]
Оксид цинка не является молекулярным кристаллом и вследствие этого не может образовывать с ускорителями и серой простые эвтектические смеси или твердые растворы замещения.[ ...]
То, что целлюлоза химически взаимодействует с едким натром, отмечал в своей работе еще Мерсер. Позднее к его точке зрения присоединились и многие другие исследователи, но вопрос все же оставался спорным. Ряд исследователей придерживались того взгляда, что изменения, происходящие в целлюлозе под влиянием растворов щелочей, являются чисто физическими и подобны тем, которые возникают при набухании многих других коллоидных систем. Предлагавшиеся различные механизмы взаимодействия растворов щелочи с целлюлозой, такие как адсорбция едкого натра целлюлозой [465, 466], распределение КаОН между водой и целлюлозой [467] и образование соединения [468—471], все получили подтверждение.[ ...]
Растворители относятся к легколетучим жидкостям, которые в технологическом цикле рассеиваются в воздухе, теряются безвозвратно, загрязняя окружающую среду. Процесс извлечения разбавленных паров и растворителей из воздуха и возвращения их в исходном товарном виде для повторного использования называется рекуперацией летучих растворителей. В его основе лежит явление физической адсорбции — поглощения паров вещества пористыми адсорбентами, например, углеродными (активированные угли) или минеральными (силикагели). Иногда в качестве поглотителей применяют нелетучие жидкости. Процесс адсорбции наиболее эффективно происходит, когда поры адсорбента по размерам в несколько раз превышают размеры поглощаемых молекул. Адсорбция значительно уменьшается с ростом температуры из-за более энергичного теплового движения газовых молекул. Это позволяет выделять основное количество поглощаемых веществ из адсорбента, т.е. осуществлять процесс десорбции.[ ...]
Очень перспективным методом очистки воды от всевозможных загрязняющих ее веществ, особенно синтетических, является использование иммобилизованных (закрепленных, нерастворимых) ферментов — «ферментов второго поколения». Идея закрепления ферментов на нерастворимом в воде носителе и применения таких мощных катализаторов в технологических процессах и медицине возникла давно. Еще в 1916 г. осуществлена адсорбция инвертазы на активированном угле в свежевыделенной гидроокиси алюминия. С 1951 г. для фракционирования антител и выделения антигенов используют конъюгацию белков с целлюлозой. До недавнего времени существовал единственный метод закрепления ферментов — обыкновенная физическая адсорбция. Однако адсорбционная емкость известных материалов относительно белков явно недостаточна, а силы адгезии невелики, и разрыв связи между ферментом и поверхностью адсорбента может наступать от малейших изменений условий процесса. Поэтому такой метод иммобилизации не нашел широкого применения, но, поскольку он прост и может, по-видимому, способствовать выяснению механизма действия ферментов в живых системах, илах и почве, а в некоторых случаях применяться на практике, некоторые исследователи занимаются изучением адсорбции ферментов, поиском новых, эффективных носителей и т. д. [104, 206].[ ...]
Биореакторы могут быть более быстрым и эффективным средством обезвреживания опасных отходов. Альтернативой является биоочистка in situ, которая устраняет проблемы, связанные со сбором и транспортировкой опасных отходов для обработки. Биоочистку можно комбинировать с физическими методами, с такими, как экстракция паром или адсорбция на угле для удаления летучих соединений, или с химическими методами для удаления токсичных компонентов и металлов Для любого эффективного проекта биоочистки необходимы доступность требуемых микроорганизмов, разлагающих загрязнители, и их способность наращивать достаточные объемы биомассы. Использование биоочистки будет определяться балансом стоимости и технической эффективности.[ ...]
В данной схеме стадией, определяющей скорость реакции, по-видимому, является стадия 3, связанная с отрывом молекулы Ре (ОН) 2 от кристаллической решетки и транспортом ее в объем электролита. Большая вероятность такого механизма определяется меньшими энергетическими затратами отрыва молекулы Ре (ОН) 2 по сравнению с РеОН дс), который по существу является положительным однозарядным ионом, взаимодействующим электростатически с кристаллической решеткой. При образовании Ре(ОН)2(аДс) взаимодействие иона Ре2+ с решеткой осуществляется посредством физических связей (Ван-дер-Ваальсово взаимодействие). Отрыв такой структуры от поверхности металла облегчен и может быть вызван гидродинамическими и другими факторами. Аналогично может быть рассмотрен процесс специфической адсорбции С1 с последующим образованием РеС12 и РеС13. Депассивирующее действие хлоридов в этом случае может быть объяснено полнотой протекания стадий 4 и 5.[ ...]
Наиболее важным и распространенным типом ингибиторов коррозии, применяемых при защите трубопроводов и оборудования в нефтегазовой промышленности, являются пленкообразующие. Полярный конец сложной молекулы такого ингибитора адсорбируется на поверхности металла, а неполярный конец — “хвост” молекулы при этом обычно ориентируется к поверхности металла перпендикулярно. Полагают, что неполярные углеводородные “хвосты” сцепляются между собой по принципу “застежки-молнии”, образуя плотную пленку, которая отталкивает водные растворы и создает преграду для коррозии жидкостью базового металла. Вторичным эффектом в данном механизме является физическая адсорбция углеводородных молекул из рабочих жидкостей “хвостами” молекул ингибитора, закрепившихся на поверхности металла. В результате увеличиваются как толщина, так и эффективность гидрофобного барьера, защищающего металл от коррозии. Последним объясняется причина более высокой защитной эффективности пленкообразующих ингибиторов в присутствии нефтяной фазы. На практике отсутствие нефтяной фазы (в составе ингибитора или в рабочей жидкости) часто вызывает затруднения в плане эффективного и экономичного применения пленкообразующих ингибиторов.[ ...]
Свойства замещающей группы, т. е. ее полярность, размеры и прочие физико-химические показатели несомненно в значительной мере обусловливают свойства производных целлюлозы и возможности их использования. Нитрат, ацетат, бутират и этиловый эфир являются производными целлюлозы, имеющими наиболее важное значение как продажные продукты. В основном, они отличаются друг от друга различными свойствами замещающих групп. Этот изменяющийся фактор влияет на такие свойства, как воспламеняемость, температура размягчения, механические свойства (прочность на растяжение, жесткость, твердость и т. д.), электрические свойства, проницаемость (пленок) для водяных паров, адсорбция влаги, растворимость, пластифицирование и совместимость со смолами, камедями и воскзми. Различия в электрических, механических и прочих физических свойствах целлюлозных пластиков, имеющих важное значение, указаны в табл. 27.[ ...]