Адсорбенттер.адсорбциялық процес пен оның кинетикасы.

ЖОСПАР
Уытты органикалық қосылыстарды пайдаға асыруда көміртек сорбенттерін қолдану
Сулы ерітінділерден белсенділендірілген көмірмен оттегі және хлорқұрамды қосылыстарды адсорбциялау
Сорбциялық тазарту процесінің термодинамикасы мен кинетикасы
Термодинамика
Адсорбцияның потенциалды теориясы мен микрокеуекті көлемдік толтыру теориясы.
Адсорбция кинетикасы
Адсорбциялық процестерді аппаратуралық дайындау
Адсорбциялық техниканың пайдалану аумақтары
КІРІСПЕ

Адсорбция құбылысына ауа мен суды тазартудың зиянды қоспалардан, қант қайнату кезіндегі қант шәрбатынан тамақ өнеркәсібіндегі жеміс шырындары мен басқа да сұйықтықтардан, өндірістегі майлау майларынан тазартудың түрлі әдістері негізінде пайда болды. Қатты адсорбенттерді пайдалып газ бен сұйықтық қоспаларындағы ылғалды жою – адсорбциялық техниканы маңызды саласы болып табылады.
Адсорбциялық процестерде қоспаларды жұқа бөлу мен берілген компонентті күрделі қоспалардан бөліп алуға негізделген. Мысалы, алкандар изомерін бөлу ПАВ өндіріс үшін қалыпты көмірсутек алу мақсатында, мотор отыны өндірісі үшін мұнайды бөліп алу. Газдық қоспалар үшін бөлудің адсорбциялық әдістер оттегімен байытылған ауаны алуда қолданылады (таза О2 дейін), көптеген жағдайда бұл әдістер ректификациямен табысты бәсекелеседі.
Адсорбциялық техниканы қолданудың тез дамитын аумағы – медицина, ол қаннан зиянды заттарды және физиологиялық сұйықтықтарды (гемосорбция әдісі) мүмкіндік береді. Залалсыздандыруға жоғары талаптар сәйкес келетін адсорбенттерді таңдауда қиындық туғызады. Оған арнайы белсенділендірілген көмірлер жатады.
        
        + . Уытты органикалық қосылыстарды пайдаға асыруда көміртек сорбенттерін қолдану
Сорбциялық ... ... мен ... ... М.М. Дубинин, А.М. Когановский, А.Н. Фрумкин, Р.М. Марутовский, Н.В. Кельцев, В.Б. Фенелонов және т.б елеулі үлес ... ... ... ... алу үшін ... және кең қолданылатын адсорбенттер көміртекті материалдар болып табылады.
Осыған байланысты мұндай жүйелердің адсорбциялық әрекеті немесе теориялық сипатқа ие болады, ... газ бен буды ... ... ... ... беті мен ... ... толтырылуымен байланысты және сорбент - сорбат спецификалық әрекеттесуіне мүмкіндік ... ... ... моделдеумен қоса жүреді немесе технологияны өңдеу кезінде адсорбциялық ... ... ... жеке зерттеулер өткізіледі және осылардың негізінде ұсыныстар қарастырылады [11-13].
Белсендірілген көмірдің сорбциялық қасиеттері туралы мағлұматтар байланыссыз, ал кейде қарама-қайшы сипатта ... ... ... ... ... ... ... жеткізу, сорбенттің физика - химиялық қасиеттері және оларды өзгерту мүмкіндіктері, адсорбция мен ... ... ... ... ... ... оптимизациялауға жекелей мән берілмеген. Сондықтан, қоршаған ортаны, ресурсты сақтау мен халықтың денсаулығын сақтау мақсатында түрлі сорбент түрлерімен табиғи және ағын ... ... хлор және ... ... ... ... процестерін жасау негізінде ғылыми және технологиялық өңдеуге қызығушылықты тудырады.
Осы ... жеке сулы ... сол ... ... құрылысы мен беттік күйі бойынша ерекшеленетін белсенділендірілген көмірдің түрлі қоспа құрамдарымен түрлі кластағы органикалық қосылыстардың адсорбциясын кешенді зерттеу ... ... ... ... ... алыну жолы және құрылыс сипаттарымен ерекшеленетін отандық белсенділендірілген көмір қолданылды (кесте 1), сол сияқты сулы - тұзды ... мен ... ... және ... ... ... ... нитробензол, е - капролактам, пиридин және анилин пайдаланылады. Қоспадағы компоненттердің қатынасы ауыз және ағын ... ... ... ... таңдалады.
Сулы ерітінділерден белсенділендірілген көмірмен оттегі және хлорқұрамды ... ... ... ... ... ... ... анағұрлым жиі кездесетін ластағыш түрлерінің бірі. Оның беттік және жер асты ... ... ... ... ... болып табылады, сол сияқты тау - кен өндіру, отын - ... және ... ... ... суға тасталуынан болады. Суды дайындауда хлор қосылыстарын пайдалану фенолдардың анағұрлым ... ... ... ... ... сулы ... ... адсорбциясы негізінен дисперсті әрекеттесу есебінен өтеді, яғни, микрокеуек өлшемі бойынша қол жетерлік компонентпен толтырылады. Спецификалық адсорбцияның үлесі аз. Фенолдың ... ... ... ... зерттегенде КсАУ > АГ-ОВ-1 > СКД-515 > АГ-3 > ... > АБГ ... ... [14, 15]. ... ... ... ... әсері бір қатарлы емес. Фенолдың адсорбциясына KSCN болуы аз айтылады, ерітіндіде NH4Cl немесе оның KSCN ... ... 1,5-2 есе ... [16]. Адсорбцияның азаюы адсорбциялық орынға органикалық және минералды компоненттердің арасындағы бақталастыққа байланысты емес, ерітіндінің құрылысының өзгеруімен байланысты ... ... ... ... ... ... байланыс түзілу есебінен орналасып тұрақты етсе, бұл кезде NH4+ және SCN иондары керісінше су кластерінің ... ... Тұз ... фенолды адсорбциясының азаюын бақылау, екі қарама - қарсы процестердің ... ... ... болып табылады. Адсорбенттерді алдын - ала HCl ерітіндісімен өңдеу ... ... 2-2,5 есе ... Бұл, ... ... ... ... топқа жартылай конверсиясына әкелетін белсенділендірілген көмірдің бетіне модификатордың адсорбциясымен байланысты және фенолдық спецификалық адсорбцияланған молекуласының үлесінің ұлғаюына байланысты болады. ... ... ... ... және ароматты сақинаның электронды жүйесі арасындағы зарядтардың ауысу комплекстерінің түзілу механизмін жүзеге асырады.
Фенол молекуласына электртеріс орынбасушыны (мысалы, хлор ... ... ... сулы ... алынуын ұлғайтады [17]. Хлорфенолды адсорбциялау фенолды адсорбциялау белсенділіендіріген көмірдің маркасына байланысты 1,5-3,5 есе жоғары ... ... ... ... компоненттің максималды адсорбциясы БАУ > АГ-3 > АГ-ОВ-1 > СКД-515 қатарда өзгереді. Фенол жағдайында АУ ... ... ... - ала ... хлорфенол адсорбциясын жоғарылатады [18]. Шекті адсорбциялық сыйымдылықтың өсуі 80-100 % ... ... ... ... ... кезінде суды дайындау процесінде су қоймасындағы оңай тотығатын органикалық қосылыстардың ... ... ... ... ... ... соның ішінде хлороформ үлкен үлеске ие.
Жеке су ерітінділерінен хлороформды адсорбциялау тепе - теңдігін ... ... ... ... ван - дер - ваальс күштері есебінен болған кезде анықтауға болады [19]. Бұған адсорбцияның ... ... (L- ... ... бойынша типі[20]) айғақ, яғни, түрлі маркалы белсенділендірілген көмір үшін адсорбенттің шекті адсорбциялық сыйымдылығының микрокеуектің АУ (а0/Умикро) көлеміне ... ... ... ... ... ... ... коэффициент кеуекті көміртек материалы үшін бұл заттың шекті адсорбциясы шамасын теориялық жағынан хлороформды стандартты әдіспен анықтауда қателіктен аспайтын ... ... ... ... [6]. Хлороформның белсенділендірілген көмірмен максималды адсорбциясын зерттеу мына қатарда өзгереді КАУ > СКД-515 > АГ-3 > ... > ПФС > БАУ. ... ... (NaCl мен NaF) сулы ерітінділерден хлороформды алуына әсер етпейды. Дегенмен, адсорбенттерлі минералды қышқыл мен ... ... ... ... компоненттің адсорбциясын 1,5-2,5 есе төмендеуіне әкеледі, бұл белсенділендірілген көмірдік беттік қабатына модификатордың жартылай адсорбциялануы мен адсорбцияның потенциалды ... ... ... ...
Формальдегидтің сулы ерітінділерден белсенділендірілген көмірмен адсорбциялау изотермасы компоненттің физикалық адсорбциясына сәйкес классикалық түрге ие болады. ... ... (БЭТ) ... ... ... адсорбция жылуын есептеу және адсорбцияның сипаттамалық энергиясын Дубинин - Радушкевич теңдеуі бойынша шешу бұл ... қол ... ... және ... адсорбциялану болжамын нақтылайды [15].
Сулы ерітіндіден формальдегидті алу зерттелетін АУ мына қатарда азаяды КсАУ > ... > АГ-3 > СКД- 515 > БАУ > АБГ. HCl ... АУ ... ... адсорбциясына әсер етпейді.
Ацетальдегидтің жеке сулы ерітінділерден адсорбциялау изотермасы Гильс классификациясы бойынша Н - ... ... Бұл ... ... ... қабатының күшті спецификалық әрекеттесуінің болуын жорамалдайды. Сорбенттің фенолдың беттік тобымен сутектік байланыстың түзілуін болжамдауға болады. ТОЗМ ... ... ... ... ... ... ... арқылы (0,09-1,06 cм3/г) және адсорбция энергиясының сипаты (14,9-15,9 кДж/моль) ацетальдегидтің микрокеуектің қажетті ... ... ... ... ... адсорбциялық көлем АУ зерттеуінде ацетальдегидке қатысты мына қатарда өзгереді КсАУ > АГ-3 > АБГ. ... ... жеке сулы ... хлороформ, фено және хлорфенол және ацетальдегидті бір маркалы адсорбентпен алуда ерігіш затпен ... ... ... ... ... ... ... (сур. 1). Формальдегидтің жоғары концентрация аумағында адсорбциялық тәуелділіктен ауытқуы (формальдегидтің судағы ерігіштігі - 40 % ... ... - 1 %, ... - 6,7 %, ... - 2,7 %, ... сумен араласады) оның құрылыс ерекшеліктерімен байланысты болады.
Формальдегид - поляр - лы, химиялық белсенді зат. Оның сумен ... ... және ... ... ... ... ... жоғары концентрацияда димерленуге қабілетті. Формальдегид димерінің белсенділендірілген көмірдің беттік қабатында оның ... ... ... ... ... су, ... ... заттардың қоспасынан тұрады, сондықтан бірлескен адсорбция кезінде зерттелетін компоненттердің әсер ету ... ... ... ... және ... қатынасында бірлескен адсорбциясы [21] зиянсыздандырылған хлор суында (1:99 фенола мен ... ... ... ... ... құрамына сәйкес оны хлортуындыдан алу кезінде фенолдың ... ... әсер ... ... ... 1:9 ... өзгеруі п-хлорфенолдың шекті адсорбциясының шамасын 5-10 % дейін азаюына әкеледі. Екі компоненттің де адсорбциясы дисперсті әрекеттесу есебінен жеке компоненттері мен ... ... ... үшін ... мен п-хлорфенолдың қоспасының адсорбциялық теориялық есептеуін жүргізуге ... ... ... адсорбция изотермасын алынған эксперименталды мәліметтермен салыстырғанда бұл ... ... ... ... ... 4,2 % ... Бұл осы әдісті берілген компоненттердің түрлі қатынаста көп еңбекті ... ... ... ... өткізбей - ақ қоспалардың жобалыау адсорбциясы үшін ... ... ... мен ... бірлескен қатысында адсорбциясын зерттеуі көрсеткендей [22], әрбір компоненттерден алынған қоспа әлсіз ... ... ... ... аз ... ... бұл ... жағынан жақсы байланысады, яғни аз еритін комонент анағұрлым еритін компонентті адсорбент бетінен ығыстырып ... ... ... ... мен шекті адсорбциялық көлемін есептеу (W0) көрсеткендей, хлороформ сорбциясы, сол секілді фенолды жеке су ... аду ... қол ... микро- және мезокеуектерде дисперстік әрекеттесу есебінен жүреді.
Қоспадан ... ... ... ... ... көлемі фенолдың моноадсорбциясынан есептелген мәліметтер бойынша W0 мәнінен жоғарылайды, бірақ хлороформ үшін аналогиялық сипаттамасынан аз болады. Бұл АУ ... ... ... үшін ... адсорбциялық орталықтарының қол жетуінің әр түрлілігімен түсіндіріледі. Мөлшері аз (0,64 нм ... ... 0,67 нм) ... молекуласы аз өлшемді микрокеуекке енуге қабілетті. Фенол мен хлороформ қоспасынның ... рН ... ... зерттеу және хлороформ үшін суды фенолдан тазарту дәрежесін рН > 8 кезінде төмендетуі айқындалды, бұл фенолят - ... ... және бұл ... ... басуына байланысты болады. Хлороформның адсорбциясына ерітіндінің рН әсері байқалмады. Адсорбенттерді алын - ала HCl ... ... жеке сулы ... ... жағдайында да фенолдың адсорбциясын жоғарылатады, бірақ хлороформ адсорбциясына әсер етпейды.
Хлороформ мен п- хлорфенолдың бірлескен адсорбциясы кезінде ... ... ... ... ... бәсекелестік пайда болады. Фенол - хлороформ қоспасы жағдайында ... ... ... ... және ... ... ... қарағанда аз дәрежеде азаяды [23]. Бұл кезде классикалық п-хлорфенолдың S-тәрізді (рис. 2) адсорбциялау изотермасының формасының өзгеруі байқалады. Бұл ... - ... ... ... мен ... ... ... орталықтағы адсорбциясы болуын болжамдайды.
Мұның себептері фенол мен n-хлорфенолдың адсорбциялық ортаға анағұрлым күшті ... ... ... ... аз ... ... сол секілді белсенділендірілген көмір бетімен п-хлорфенолдың спецификалық әрекеттесуінің күшеюіне байланыст ... ... ... ... орын алуында адсорбция кезінде микрокеуектің сомалық көлемінің ... ... - ... ... үшін ... ... келеді.
Сулы ерітінділерден фенол мен формальдегид қоспасын адсорбциялауды зерттеу күтпеген нәтижелерге әкелді. ... жеке ... ... ... ... изотермасынының екінгі сатысында фенолдың қатысында анағұрлым құрылымды формальдегид ассоциаттары, яғни, оның димерінің түзілуінің күшеюі анық ... ... ... ... сол ... ... ... ауытқуы да байқалады. Ерітіндіге екінші компонентті енгізу зерттелетін ... ... ... фенолды адсорбциялық алуға әсер етпейді. Формальдегид адсорбциясының төмендеуі концентрация аумағы 80 мг/дм3 жоғары болғанда байқалады. Белсенділендірілген көмір беттігінің аз дәрежеде ... ... ... ... мен ... ... ... адсорбциялық орталыққа бәсекелестігі байқалмайды. Бұдан басқа, екі адсорбцияланған ... ... ... ... байланыстың түзілу есебінен спецификалық әрекеттесу пайда болуы мүмкін. Формальдегидтің адсорбциясының 10 - 12 до 16-22 ... ... өсуі бұл ... ... ... ... пен ... адсорбциялаудан кейін АУ ИҚ - спектроскопиялық зерттеу, адсорбент бетінде формальдегидтің димерлі құрылымы түзілуінен басқа, органикалық компоненттер арасында да ... ... ... мен ... бір - бірі үшін ... адсорбциялық орталық ретінде болуына қабілетті.
Көміртек сорбенттерін алдын - ала тұз ... ... ... ... ... ... және ... адсорция шамасына әсер етпейді.
Формальдегид - ацетальдегид қоспасын адсорбциялау кезінде ауытқу құбылысы да байқалады. Ацетальдегид ... ... ... ... ерігіштігіне қарамастан тәжірибенің қателік шегінде өзгермейді.
Екі компоненттің де изотермасы жеке сулы ... ... өз ... ... ... ... сорбциясының төмендеуі, сол сияқты фенол қоспасы жағдайында, концентрацияның 80 мг/дм3 мәнінен жоғары аумағында байқалады. Формальдегид адсорбциясының жылуын ... ... - ... ... үшін 16-22 ... ... ... өсті, бұл жағдай формальдегид - ацетальдегид үшін ... ... ... және ... көмір бетінде сутектік байланыстың түзілуі болады деген ... бар. ... ... ... ... ... ... зерттеу келесі қорытындыларды жасауға мүмкіндік берді. Дисперсті күштің есебінен беттік қабатта әсер ететін заттардың адсорбциясына тек ... ... ... ғана әсер ... Бұл жағдайда минералды заттарды енгізу компоненттерді алуға әсер етпейді. Ерітіндіге екіншілік органикалық компонентті енгізу адсорбцияның төмендеуіне әкеп соғады, оның ... екі ... ... ... ... ... Адсорбенттің беттік күйінің өзгеруі мұндай заттардың адсорбциясына кері әсер етуі мүмкін.
Құрылыс құрамында спецификалық әрекеттесуге қабілетті тобы бар ... ... АУ ... ... байланысты. Белсенділендірілген көмірді қышқылмен өңдеу фенолдың адсорбциясына қолайлы әсер етеді, дегенмен АУ бетінде адсорбцияланған сутек иондары олардың диссоцияциялануын басады, және ... ... ... ... азты бар ... е-капро- лактам, пиридин) азот қосылыстары жағдайында аздаған эффект тотығу модификациясын қолодану арқылы жүзеге асады, ол өз ... ... ... ... және ... ... ... әкеп соғады.
Жақсы еритін, яғни, су молекуласымен сутектік байланыс түзуге қабілетті заттарды адсорбциялауда ерітінді құрылысының өзгеруі үлкен рөл атақарады. Осы ... ... үшін ... ... ... ... енгізу адсорбцияның азаюына әкеледі, еріткіш - еріген зат байланысының әлсіреуі адсорбцияны күшейтеді.
Адсорбенттер. ... ... ... ... және табиғи кеуекті материалдар қолданылады: силикагелдер, алюмогелдер, табиғи саз, күл, қож, ағаш үгінділері, кокстік қалдықтар, торф және т.б. ... ... ... ... ... ... ... табылады. Бұл көмірдің кеуектілігі 60...75% құрайды, беттік меншікті көлемі 400...900 м2/г. ... ... мына ... ие болуы керек: су молекуласымен әлсіз және органикалық заттармен жақсы әрекеттесуі керек, органикалық молекула үшін беттік қабаты ... болу үшін ірі ... ... ... Сумен аз уақыт әрекеттескен кезде олар жоғары адсорбциялық көлемге ие болуы, жоғары селективтілікке және регенерация кезінде аз ұстап ... ... ие ... ... ... ... ... керек, сумен тез араласуы керек, анық түйіршіктелген құрамды болуы керек. Тазарту процесінде бөлшек өлшемдері 0,25...0,5 мм ... ұсақ ... ... және ... 40 мкм аз болатын жоғары дисперсті көмір қолданылады [24] . ... ... ... зат ... көлем бірлігіне немесе сорбент массасына сипатталады (кг/м3, кг/кг).
Сұйықтық адсорбция процесуінің негіздері. Адсорбция процесі статикалық жағдайда өтуі ... (сур. 11.4, а), ... ... бөлшектері адсорбент бөлшектеріне орналасады, яғни, соңғы (араластырғышы бар аппаратпен) қозғалады, сол ... ... ... (сур. 11.4, б) ... ... ... орналасқанда өтеді (фильтрлер, псевдоқызған қабаты бар аппарат) [25]. Осыған сәйкес адсорбенттің статикалық және ... ... ... ... ... ... ... тұрақты температурасында және заттың бастапқы концентрациясы кезінде тепе - теңдікке жету барысында сіңірілген бірлік ... ... ... ... максималды санымен сипатталады, ал адсорбенттің динамикалық белсенділігі - сіңірілген бірлік көлемі немесе адсорбенттің массасының адсорбцияланған заттың ... ... ... ... ағын суды ... қабатынан өткізген кезде максималды зат мөлшері. Өнеркәсіптік адсорберлерде динамикалық белсенділік статикалық 45...90% құрайды.
Адсорбентпен адсорбцияланған және ерітіндіде қалған зат ... ... ... ... таралу заңына бағынатын тепе - теңдік жағдайы ... ... ... ... ... ... критерийлері Фрейндлих немесе Ленгмюр теңдеуімен сипатталатын адсорбция изотермасы болып табылады. Сулы ... ... ... ... ... заттар ашық адсорбция изотермасын көрсетеді, ал нашар адсорбцияланатын заттар имек изотермаға ие болады. Ағын суда кездесетін заттардың адсорбция изотермасын ... ... ... Ағын ... әлсіз концентрациялы ерітіндісін есепке ала отырып, Ленгмюр теңдеуі эмпирикалық коэффициенттер мен қателіктерді түрлендіргеннен ... ... ... ... а - ... ... кг/кг; Кад- адсорбент пен ерітінді арасындағы адсорбаттың таралу константасы, оның шамасы тең жағдайда температураға тәуелді болады; Стең - ... ... ... тепе - ... ... кг/кг.
Ресейдің ағаш өңдейтін және целлюлоза - қағаз өнеркәсібі су сіңіретін өндірістің бірі болып табылады. 11 ірі ... ... 3 - і ... ... ... Оның ішіне ААҚ және ААҚ кіретін Братский ЛПК жатады. Қазіргі таңда су қоймасына кеп түсетін ААҚ су ... ... мен ... ... ... ... ... мен көрсеткіштер анықталды. Бұл [26] Вихорева - Устъ-Илимское су қоймасына түсетін беттік су объектілері ағын сумен ө. ... ... ... көрсететінін айта кету керек. Бұған келесі заттар кіреді:
* ... ... ... қайнату процесіндегі тотығу және трансформация өнімдері болып табылатын метанол, формальдегид, фурфурол, фенол, ... ... - дар, ... ... ... ... жатады;
* Реагентті өңдеу процестерінде түзілетін үкіртсутек, меркаптан, диметилдисульфид, диметилсульфид және оның тотықтары;
* Хлордың органикалық ... ... ... ... ... ... ... көп функционалды полиароматты қосылыстар.
Ағаш үгінділері ағын судың жеке ластағыштары метанол, хлороформ мен скипидар қатысында ... ... ие ... ... 2 мм аз ... ... 200 [о]С ... 3 сағат бойы кептіріледі. Кейін үгіндінің анықталған саны зерттелетін суға салынады және 10-40 мин бойы периодты араластыру жағдайында ұсталады. ... ... ағаш ... ағын ... ... ... сіңіріледі, а онымен бірге ластағы заттардың қажет мөлшерімен сіңіріледі. Метанол мен хлороформнан тазарту эффектісі 48-50 % ... ... ал ... ... 60 %. ... нәтиже сорбцияны статикалық жағдайда 30 мин кейін жетеді. Осы кезде рН ... ... ... рН = 7,5-8,0 ... ал ... ... рН = 9,0.
Ағын суларды ағаш үгінділерін пайдалану арқылы тазартуда келесі заңдылықтар байқалады:
* Аз молекулалық массасы бар компоненттерге ... ... ... ... бар компоненттерден тазарту дәрежесі жоғары;
* Тазарту дәрежесіне судағы ... ... ... әсер ... ол ... болған сайын, тазарту эффективтілігі төмен болады. Бұл скипидарды барлық сынамалардан терең алуымен ... ... ... ... үшін ... ... ағаш үгінділерін пайдалану тазартылатын су сынамасындағы фенолдың концентрациясының жоғарылауына әкеледі. ... ... ... ... (күл, ... ... ағаш ... суды мұнай өнімдерінен тазартуда кеңінен қолдануына қарамастан [27,28], анағұрлым перспективті әдіс биогенді ... ... [29,30] ... ... көмірсутектерін (МК) қолдану қабілетіне негізделген биотехнологиялық әдіс болып ... МК ... ... адам ... мен ... ... қауіпті емес жеке микроағзаларды көміртекті ассимилдеп уытты көмірсутектерді биохимиялық трансформация жолымен экологиялық зиянсыз қосылыстарға айналдыру қабілетіне негізделген. ... ... ... ... ... ... ... белсенділігі жасушының әдеттегі суспензиясына қарағанда жақсы тұрақталады және рН пен температура диапазон оптимумы кең болады [31]. ... ... ... пайдалану жағдайында материалдың эмульсиямен байланысы, сол материалда адсорбцияланған мұнай өнімдері фазаларды бөлгеннен ... де ... ... ... ... материалдарды келесі қолдану, регенерациясы аз, ал мұндай жүйелерді ... ... көп рет ... ... ... ... тотықтырғыш микроағзалардың иммобилизацияланған штаммасын сорбенттерде зерттеуді өткізуге қызығушылық туды. Суды ... ... ... ... ... бағалау үшін, қатты фазалы жабын сорбция процесін қамтамасыз ететін, және иммобилизацияланған микроағзалармен биодеструкция процестерін қамтасыз ететін бұл жұмыста бұл ... ... ... бағаланды және зерттелетін материалдардың өзіндік регенерациясы мүмкіндігі мен оны көп рет пайдалану мүмкіндіктері қарастырылды.
Гравиметриялық әдіспен мұнай өнімдерін [32] анықтауда ... ... бар ... ... немесе ИҚ - спектрометрде анықтаудан салыстырғанда ерітінді таңдаудың анағұрлым кең мүмкндіктері мен әдіс модификациялары ... бұл ... ... ... уақытын қысқарту мен анықтаудың дәлділікті жоғарылату мақсатымен жүзеге асады.
Әдеттегі ... оңай ... ... сулы ... тез ... ... жұқа ... беттік қабынан, МК оңай ұшқыш сулы фазада және қиындатылған ... ... ... ... тәжірибесі өте үлкен мәселе болып келеді.
Гравиметриялық әдіс ... ... ... ... ... және МК сулы ... алынған аз көлемдегі экстрактіні дәл анықтауға мүмкіндік береді. Ұшқыш емес МК құрамы оңай және қиын ... ... ... ... әр ... негізделген.
Белгілі уақыттан кейін сынама массасы тұрақты болады және бұл қиын ұшқыш мұнай көмірсутектерін анықтауға мүмкіндік береді, дегенмен оңай ұшқыш ... ... ... ... кетеді. Осыған байланысты бұл әдісте қолданылуға қызығушылық туғызатын органикалық заттар мен қоспалар қатарының булану жылдамдығы зерттелді.
ДД, изопропил ... мен ... ... қоспалардың булану жылдамдығын зерттеу, қиын ұшқыш ДД мен оңай ұшқыш хлороформ мен изопропил спиртінің булану жылдамдықтары арасындағы елеулі айырмашылықты табуға және оңай ... ... ... ... қажет уақытты анықтауға мүмкіндік береді (сур.1).
Қисық булану екі сызыққа ыдыратйтын екінші ретті ... ... ... Оның ... оай ... ... ... ал екіншісі қиын ұшатын ДД жатады.
Бұл жұмыста ... ... (Удд, ... ... ... заттардың булану жылдамдығы келтірілген. Бұл жерден көріп ... ДД ... ... ... ... ... ... бірнеше қатар аз.
Осылайша, нәзік әдіске байланысты мұнай өнімінің жалпы ... тдд ... ... фракцияны қоса) мына формуламен есептеуге болады:
[т]дд [_ т] дд + [т] ■ ... тдд - ... ... ... ... массасы, г;
Кесте. Зерттелетін заттардың булану жылдамдықтары
Заттар
Булану жылдамдығы Удд, ... ... ... ■Ю'[2]
Хлороформ
1,21 ■ 10[-1]
т'дд - уақыт ішіндегі ... ... ... ... ... ... ұшатын фракция) т, г; т - ... ... ... түзеу, мин; Удд - оңай ұшатын фракцияның ... ... ... ... мұнай көмірсутектерінің додекан мысалында концентрацияларын гравиметриялық анықтау модифицирленіп дәлелденді. Бұл әдіс еріткіштерді ... ... ... оңай ұшатын мұнай көмірсутектерінің фракция мөлшерін ескеруге мүмкіндік береді.
Иммобилизацияланған Pseudomonas жән ... ... ... (ПП) және ... ... негізінде (АН- 3) тоқымалы материалдармен сорбция мен биодеструкция зерттеулерін өткізу суды ... ... ... ... ... ... ... түрде және перспективті екендігін көрсетті.
Бұдан басқа, алынған биосорбенттер биотехнологиялық процестерде ... ... ... ... ... біріне толығымен жауап береді, яғни, бірнеше рет пайдалану (микроағзалардың жасушасының оксидазды белсенділігі ұзақ уақыт ... ... ... ... өзінің өмір сүру қабілетін жоғалтпайды) тәжірибелік дәлелденген.
Иммобилизацияланған жасушасы бар материалдарды пайдалану кезінде біз мұнай өнімдерін жоятын өзіндік регенерацияланатын ... ие ... ... ... ... ... болмайды, себебі, микроағзалар материалды эмульсиямен байланыстырғанда көмірсутектерді деструкциялайды, КМ адсорбцияланған осы ... ... ... ... ... регенерациясы (мұнай өнімдерінің бөлінуі) мен қалдықтардың келесі пайдаға асу мүмкіндігін шектейді. Иммобилизацияланған ... ... ... ... көрсеткендей, биоремидация дәрежесі мен биодеструкцияның меншікті жылдамдығы субстрат саны, минералды элементтердің болуы мен қоршаған ортаның рН тәуелді болады.
Сулы ... ... ... ДД ... ... ... ... жетістігіне болжам жасалды: рН түзету жағдайында уақыт 1111 иммобилизацияланған жасушалар үшін 1,3 тәулікті құрайтын еді, иммобилизацияланған ... бар АН-3 үшін 1 ... ... ... ластанған көлік жуу ағын суының шынайы сынамасы үшін ПДКрх. Жетістік уақыты жорамал бойынша сорбция үшін 48 сағат, биодеструкция үшін - 18 ... ... ... ... ... ... қарағанда біршама аз келеді.
+ Сорбциялық ... ... ... мен ... суды ... үшін технологияларды өңдеу, құрамында біріншілік хлорлаудан кейінгі хлороформ мен хлорфенолды АУ СКД-515 және АГ-3 қоспасынан адсорбциялаудың кешенді зерттеу бойынша орындалды. ... ... ... ... ... ... ... бірі адсорбция изотермасы болып табылады. Сулы ерітіндіден хлорфенол және хлороформның адсорбциясы изотермасын олардың жеке су ерітінділерінен адсорбциялау изотермасын ... жеке су ... ... ... ... компоненттерге қарағанда әлсіз адорсбцияланатыны көрсетілді. Хлороформның адсорбциясы хлорфенол адсорбциясына қарағанда жоғары, бұ ... суда аз ... ... (С5хлорфенол = 210,8 ммоль/дм , С^хлороформ = 68,67 ммоль/дм ), сол сияқты молекуланың хлорфенолмен ван - дер - ... аз ... ... -- 0,64 нм ... ... 0,8 нм -- ... үшін ... келеді. Көмірсутек сорбенттерін толық сипаттау мен адсорбциялық параметрлерді есептеу үшін мономолекулалық адсорбция теориясын (Фрейндлих және Ленгмюр теңдеуі), микрокеуекті ... ... ... ... -- ... теориясы) және Брунауэр, Эммет және Теллердің (БЭТ) полимолекулалық адсорбцияның жалпы теориясы қолданылады [33]. Адсорбцияның барлық ... ... ... сәйкес келетін линеаризациялау координаттарында талданған.
Фрейндлих пен БЭТ теңдеулері жүйесінің адсорбциялық тепе - ... ... ... ... ... асдорбция изотермасының тәжірибелік есептеуден үлкен ауытқуы бар. Дубинин -- Радушкевич және Ленгмюр теңдеулерімен есептелген адсорбция изотермасы тәжірибелік алынған есептеумен ... ... және бұл ... жүйесінде сорбцияның тепе - теңдік параметрлерін есептеуге қолданылады. Есептелген негізгі параметрлер инженерлік ... үшін ... ... ... мәліметтеріне сүйенсек, аз концентрациялы органикалық заттарды судан (хлорфенол, хлороформ) алу ... ... ... ... массаалмасу болып табылады.
Инженерлік есептеуге қажет сыртқы масса ... ... ... ... ... тәжірибелік зерттеу параметрлерді жүелі таңдау (сорбент типі, жылжымайтын қабаттың ұзындығы, ағын жылдамдығы және т.б.) мен ... ... ... ... бір ... ауыспалы (мысалы, ерітіндінді ағынының жылдамдығы) тәжірибелік шығыс қиысығын алуға жорамалдайды. Судан хлороформ мен ... АУ ... ... ... тиеу ... биіктігі 0,1 - ден 0,5 м колоннада және 1 - ден 5 м/сағ ағын жылдамдығында өткізілді.
Су ... ... ... ... ... секіру уақытында шығым ПДК концентрациясынан аз болады, бұл сорбция процесін доминант компоненті болып ... ... үшін ... ... моделдеуге мүмкіндік береді.
Бұл мәселені шешу үшін жұмыс режимі мен адсорбция процесінің өндірістік қондырғысының ... ... үшін ... -- ... ... мен ... ... қолдану арқылы аз концентрация аумағында [34] сыртқы диффузиялық адсорбция динамикасы фундаменталды теңдеу негізіндегі математикалық моделдеу ... ... ауыз суды ... мен ... АГ-3 мен ... ... ... көмірді пайдалану арқылы адсорбциялық тазарту процесі үшін жүргізілді.
Хлороформның динамикалық жағдайда (хлорфенол қатысында) ... ... ... ... ... нәтижелері бойынша, фильтраттағы хлороформ концентрация тәуелділігі көміртек сорбенттерінде фильтрленетін қабаттың түрлі параметрінде және сорбция динамикасы режимінде алынды. 1, 2 суреттерде ... ... ... ... ... ... параметрдегі көмір маркасына дейін шығыс қиысығы келтірілген.
Хлороформ адсорбциясының (хлорфенол қатысында) АГ-3 және СКД-515 белсенділендірілген көмірде ... және ... ... ... ... ... ... теңдеу тәжірибелік шығыс қиысқты толығымен сипаттайды және ұсынылған жүрістің адсорбцияны моделдеуге оң ... ... ... ... ... ... процесінің динамикалық сипаттамалары алынды: жұмыс қабатының ұзындығы, ... ... ... ... әрекетінің коэффициенті, колоннаның жұмыс істеу ұзақтығы және фильтрлеу жылдамдығына тәуелді тазартылатын судың мөлшері, жылжымайтын қабаттың биіктігі мен колонна ... ... ... ... уақыты секіріске дейін мына қатарда өзгереді: АГ-3 -- ... ... ... ... ... мүмкіндігін дәлелдейді. Тәжірибелік адсорбциялық қондырғы үшін инженерлік есептеулерді доминирленетін компонент үшін өткізуге болады. Өткізілген зерттеулерді су ... суын ... ... аппаратуралық дайындауға ұсыныс беруге мүмкіндік береді.
Термодинамика [35-39]. Адсорбция термодинамикасының негізін 19 ғасырдың 70 жылдары Дж. Гиббс салған. Тепе - тең екі ... ... фаза ... бетінде барлық экстенсивті локалды мәндердің кейбір өзгерістері ... ... ... ... фазалар бұны бөлетін кейбір геометриялық беттікте біртекті тығыз саналады. Сондықтан, экстенсивті жүйелер үшін толығымен бұның мән сомасына біртекті фазада тең емес ... ... ... ... ... ... ... жазылады. Беттік фаза қалыңдыққа ие болмайды, V0 =+ және = -- , ... V- ... ... мәлімет фундаменталды термодинамикалық теңдеуді мына түрге келтіреді:
мұндағы G-гиббстің бос энергия, 5-энтропия,-фазааралық беттік керілу,және иi- сәйкес химиялық потенциал және мол ... моль ... ... ... ... ... мәндер. Лежандр теңдеуін изотермиялық жағдай үшін (1) түрлендірсек:
шамасы гиббс адсорбциясы деп аталады және Г деп белгіленеді ... ... Екі ... жүйе ... ... ... ... таңдалды. Жиірек, бұл орналасуды таңдау Г1 = 0 жағдайын қанағаттандыруы керек. Мұндай беттік эквимолекулалық деп ... Оған Г2 = Г2(1) мәні ... ... ... ... ... теңдеуі шығады:
Егер адсорбтив екі фазаның бірінде де ерімесе, = const, екі ... ... (2) ... ... ... (3) және Г1 = 0 жағдайын қажет етпейді. Осылайша, гиббстік ... - бұл ... ... ... екі ... ... ... жүйемен салыстырғанда, екі фаза да бөлгіш беттікке дейін қатаң ... ... ... ... ... ... ... шамасынан басқа, ол теорияда W кеңістігінде адсорбциялық күш ... ... ... ... ... і ... ... үлкен рөлді атқарады. Толық құрамды а арқылы белгілеп, і компонентті көлемдік фазаның біреуінде ... ... мына ... ... ci-көлемдік фазадағы і компоненттің концентрациясы. сi аз мәнінде:
Адсорбция процесі екі кез келген фазаның кез келгкен бөліну ... өтуі ... ... ... ... -газ, ... - сұйықтық) немесе қатты дене-флюид (қатты - газ, ... ... ... ... ... ... ... өлшеуге болады және (3) теңдеу бойынша Г2(1) тәжірибелік анықтауға болады. Екінші жағдайда Г2(1) ... үшін ni 0 кез ... ... , ... осы ... і ... үшін анықтауға болады. Осы жерден Гi(1) есептеп ... Бұл әдіс ... ... волюмометрлік) деп аталады. Салмақтық әдіс (гравиметриялық) кезінде бөліну бетінен і компонетін тікелей ... ... ... Тепе - тең адсорбциялық жүйедед тепе - теңдікті ... ... ... ai ... қысым р (немесе сi) және температура Т. Бұлар бір - бірімен термиялық теңдеулермен байланысқан:
Жеке адсорбтивтерді адсорбциялауда (i=1) бұл ... мына ... ... жиі ... термиялық теңдеу (Т, р немесе a-тұрақты болған кезде) ... ... ... ... ... - ... изотерма теңдеуі,
Т= - адсорбция изобара теңдеуі,
Р- - адсорбция изостера теңдеуі
* және функцияларының нақты түрі қарастырылатын ... ... ... Егер ... ... ... Т= const кез ... мәнінде болса, онда қалған екі басқа мәндер де табылады. Осы кезде тәуелділіктің аналитикалық ... ... ... ... ... Олар а, р және Т ... ... ретінде эмпирикалық түрде берілген.
Адсорбция теориясында әдетте а =(р)г функциясы түріндегі мәселе шешіледі, яғни, адсорбция изотермасы. Бұл ... ... алып ... жылу ... ... Негізгі термодинамикалық функциялардың мәндерін өзгертуде беттік тепе - теңдік жүйеде dn адсорбтив молінен көлімдік фазаға ауысқанда р = const ... ... екі ... туу ... ... ... адсорбатқа айналуы ғана ескеріледі, дегенмен адсорбент адсорбция кезінде термодинамикалық өзгермейді және оның рөлі адсорбциялық өріс көзі ... ... ... ... ... ... тепе - тең болғандықтан, адсорбат пен адсорбтивтің химиялық потенциалдары бірдей болады; адсорбат энтропиясы адсорбтивтің аз энтропиясының адсорбциясы кезінде ... ... ... ... ... ... экзотермиялық боған жағдайда инертті адсорбент кезінде энтальпия әрдайым ... ... ... ... өзгеруін ескерсек бұл қорытындыны өзгертуге болады. Мысалы, полимерлермен сорбциялау ... ... ... ... энтропия қатты ұлғаяды (макромолекулалардың жылжыуының ұлғаюынан), бұл кезде адсорбция эндотермиялық ... ... ... тек ... адсорбция қарастырылады.
Адсорбцияның интегралды, дифференциалды, изостерикалық және орташа жылуы деп ... ... жылу ... a1 - ден а2 ... м.б. а1=0): Q= -(Н2 - Н1) ... кезінде Q энтальпияның азаюына (V= const - ішкі энергия) тең. Бұл шаманы әдетте адсорбент массасына жатқызады және Дж/кг көрсетіледі. ... жылу q ... ... dH ... da өзгеруіне тең. Оны мына қатынаспен көрсетеді q = -- (dH/da). ... ... ... жылу ... тең: ... пен ... мольдік көлемдерінің айырмашылығы. Идеалды газдық адсоритив
үшін :
qsi енгізудің мәні, оны анықтау үшін калориметриялық мәліметтер ... ... (Q және q ... және м. б. ... ... ... ... (9) бойынша есептеледі. Сол секілді орташа жылуды енгізеді Q (Дж/моль):
а параметрі артқан сайын, Q да ... ал q ... да, ... де ... ... қалуы мүмкін. Біртексіз беттікте а өскен сайын адсорбция белсенділігі аз аумақтарда жүзеге ... бұл q ... ... ... ... молекулалар арасындағы орташа қашықтық та азаяды, нәтижесінде олардың арасындағы күштер мен q шамасы ұлғаяды. Екі айтылған эффект қатынасында q =f(a) ... ... а ... ... ... бұл ... ... күші басталады және q шамасы а өскен сайын азаяды.
Беттікті өте аз толтырғанда адсорбцияның изотерма ... ... ... ... ие болады:
мұндағы КH- Генри коэффициенті. а ... өте аз ... ... ... қабат екі өлшемді идеалды газға ұқсас, сондықтан оның теңдеуге мынадай ...
= ... - екі ... ... бір мольмен орын алған көлем. Осы жерден,= -- ескеріп және (3) теңдеуді қолдансақ, (12) теңдеуді аламыз.
Генри теңдеуі q ... ... ... ... етеді.
Көп толтыруда бұл теңдеу орындалмай қалады. Сондықтан Г. Фрейндлих (1906) адсорбция изотерма теңдеуін ... ... ... сипаттауды ұсынды (Фрейндлих теңдеуі):
мұндағы k мен п - тұрақтылар. Осы теңдеумен көбіне интерполяциялық формула секілді қолданылады, дегенмен р аз ... (12) ... ... ал р ... ... байланыспаған шектелмеген а өсуіне әкеледі.
Адсорбция изотермасының қатаң теориясын И. Ленгмюр (1914-18) ашты. Теория негізіне келесі моделдер жатады:
* ... беті ... ... ... ... энергетикалық бірдей белсенді орталықтың жиынтығы;
* орталықтың біреуінде тек бір молекула адсорбцияланады, яғни, адсорбция кезінде тек бір адсорбциялық ... ... ... осы орталықтағы адсорбция басқа орталықтағы адсорбцияға әсер етпейді, яғни, адсорбцияланған молекулалардың ... ... ... ... ... беттікте локализацияланған мономолекулық адсорбциясы болып табылады. ... ... ... бұл ... сәйкес түрлі әдістер бойына алынды (молекулалық - кинетикалық, термодинамикалық, статикалық - ... ... тепе - ... келесі схемамен көрсетуге болады:
Газдық бос молекула адсорбциясы + адсорбция орталық фаза кешені (бос емес ... ... ... р ... ... бос орталықтардың концентрациясы (ат -- а), мұндағы ат- орталықтардың толық саны, а-бос емес орталықтардың саны,адсорбциялық комплекстің концентрациясы ... а. Тепе - ... ... Кр = р(ат -- а)/а. Осыдан ... ... ... b - ... ... ... Бұл аумақта қысым өте аз bр " 1 и a = (amb)p , бұл КH = amb ... ... ... ... ... Қысымның үлкен аумағында bр1 және аат. b-1 тепе - теңдік константасы реакцияның стандартты ... ... ... ... ... адсорбцияның дифференциалдық жылу мен энтропиясы беттіктің толтырылу дәрежесіне тәуелді болмағанын қажет етеді.
Теңдеу (14)- ... ... ... келетін қатаң теңдеу, дегенмен бұл модель дәріптелмегендіктен, тәжірибеде сирек дәлелденеді. ... ... ... 20 ғ. 20 ... аз ... ... ... немесе сол немесе басқа қателіктеріне негіздеіп құралған.
Ленгмюр адсорбцияның біртекті емес беттікте сипаттау ... ... ... барлық орталықтар бірдей болмаған жағдайда). Бірдей орталықтарды топқа біріктіру кезінде әрбір топта (14) ... ... ... барлық беттікте мына теңдеумен анықталады:
Адсорбциялық орталықтардың саны бос энергия мәндерімен таралатын үздіксіз функциямен сипатталуы , ... ... ... ... (16) теңдеуден алды.
Біртексіз беттіктегі адсорбция - адсорбция теорияларының үлкен тарауы. Оның ... ... - ... ... ... f(р)- ... эмпирикалық изотермасы, - бос энергия мәндері бойынша сандардың таралу функциясы,(b, р)- локалды ... ... бұл үшін ... ... ... ...
Ленгмюрдің екінші қателігінен бас тарту бағытында көптеген әрекеттер жасалды. Бұл жолы С. ... П. ... және Э. ... (БЭТ ... ... полимолекулалық адсорбция теориясына ерекше мән берілді. Теория бойынша, критикалық температурадан ... ... ... қабатта адсорбцияланған әрбір молекула (адсорбция жылуы qi,) ... ... ... молекула үшін орталық болып табылады. Бұл кезде барлық қабаттағы адсорбция жылуы, біріншісінен басқасы, ... ... тең ... ... ... мына теңдеуге әкеледі:
мұндағы с = ехр[(q1 -)/RT]. Теңдеу (18) a, p/ps координаттарында S-тәрізді қисыққа сәйкес келеді. оответствует ... p/ps ... ... ... (18) ... ... ... болуы керек.
Бұл түзу (әдетте 0,05 < p/ps < < 0,30 интервалдарында) мен қиынды ... ... ... ... сәйкес ат және с мәндерін береді. БЭТ теориясының кең таралуы оның ... ... ... ... деп, ат ... дискретті адсорбциялық орталық санымен емес, тығыз орама жағдайында бірінші ... ... ... ... теңестіріледі ( р = ps). деп есептегенінде. Сондықтан, осы ... бір ... ... ... енгізсек:
мұндағы s- адсорбат беттігінің көлемі. Ереже бойынша, бұл үшін азот адсорбциясы изотермасын өлшеп оның молекуласы үшін = ... ... ... Ленгмюр моделі бойынша s жиірек орындалатын ұқсас есептеу тек локалиацияланбаған адсорбция үшін ғана қолданылады.
Полимолекулалық адсорбция ... Я. Де .Бур ... үлес ... Ол ... барлық беттіктегі (бірден жоғары) қабаттардың орташа санына ... ... ... ... ... p/ps әмбебап қисық болады (t-қисық). Бұл адсорбтивтердің беттік көлемін ... ... ... ... моделін ескеругі, сол секілді адсорбцияланған молекулалар арасындағы әрекеттесуді ескеруге ... ... Т. Хилл және Я. де Бур ... ... күй теңдеуінінің екі өлшемді Ван-дер-Ваальстің ұқсас теңеуі бар екенін есептеп, клесі адсорбция изотермасы теңдеуін алды:
мұндағы= а/ат, а және b-Ван-дер-Ваальс. Р. ... и Э. ... ... тұрақтылары,адсорбцияланған молекулалардың әрекеттесуін ескере отырып, мына теңдеуді шығарды:
мұндағы- молекуланың жұптық әрекеттесуімен байланысқан константа.
Кеуекті адсорбенттерде салыстырмалы p/ps жоғары мәндерде ... ... ... ... адсорбтивтердің адсорбциясына әкелетін тағы бір механизм бар. Ол - капиллярлы конденсация. Егер кеуекте ... ойыс ... ... онда p/ps 2 ... жүзеге асады. Бір адсорбтивтен басқаға жақындағанда адсорбция изотермасын ... үшін ... және ... ... кетеді, мұндағы Pi-парахор, Vi- адсорбтивтің мольдік көлемі.
Әрбір микро кеуекті адсорбент МККТ бойынша екі ... ... W- ... кеуек көлемі (W0 = = a0V0) және E0-сипатталған энергия; W0 және E0 ... ... ... ... ... ... ... өлшемді кеуектер бар және оған Е дисперсті Ф таралу мәнін енгізіп мына көріністі пайдалануға ... ... (23) ... ... ... деген теңдеуге атау берді:
мұндағы B0 - Е байланысқан (23) теңдеудегі константа, ал у=. Адсорбциялық ... ... кең ... ... ... ... ... көмір, цеолиттер, жұқа кеуекті ксергелдер), МККТ тек физика - химиялық зерттеулерде ғана емес, сол ... ... ... де қолданылады.
Газ және сұйықтық қоспаларының адсорбциясы. Тәжірибеде тек жеке ... ғана ... сол ... газ немесе сұйық ерітінділері бар қоспалармен жұмыс істеуге тура келеді. Сондықтан, коп ... ... ... адсорбция теорияларын жинақтау керек. Кез келген адсорбция моделіне негізделе отырып оны осы жағдайға таратуға болады. Газ ... ... ... бұл ... ... ... ғана жүзеге аспайды, сол секілді оған байланысқан ... ... ... ... ... ... ... параметрлерді енгізгенде, бірінің басқалардың белсенділік коэффициентіне әсері байқалады. Ленгмюрдің мұндай моделі жеке адсорбция теңдеулерін ... ... ... адсорбция изотерма теңдеуін алуға мүмкіндік береді. Бұл үшін ... к ... і ... адсорбциялық орталықтың бір бөлігі басқа молекулалармен орын алатынын ескере кету ... ... ... ... ... ... олардың концентрациясына тәуелсіз адсорбенттің барлық беті толтырылған. Бұл адсорбциядан кейін к молекула компоненті қалған ... ... ... ... шығумен жүзеге асады, яғни, адсорбция бәсекелестік сипат алады.
Ерітінділердің молекулалық және мондық адсорбциясын ажыратады. Біріншісі, ... ... ... ... ... ... - электролит ерітінділердің адсорбциясы арқылы өтеді. Молекулалық адсорбция, ереже бойынша, артық шамамен ... ... ... ... а шамасы оң, сол сияқты теріс болатының шарттайды. Адсорбцияны i ... оның хi- ... ... хi= 0 және хi = 1 ... Гi = О ... адсорбциялық қабатта өзгеру мүмкіндігі ескерілмейді). Сондықтан адсорбция изотермасы бір немесе бірнеше экстремумге ие болады.
Бейэлектролиттердің бинарлы ерітінділерінің адсорбция изотермасы ... ... ... s индексі адсорбциялық фазаға сілтейді -- ... ... ... ... ... молі ... мольдің біреуімен ығыстырылады. тек температураға тәуелді қосылатын (стандартты бөлік) химиялық потенциалдың айырмасы.
Осы және басқа да ... ... ... ... негізгі мәселесі - адсорбциялық қабаттағы құрамынан компоненттердің белсенділік коэффициенттерінің тәуелділігін анықтау. Бөлу мен тазарту үшін адсорбцияны пайдаланудағы ... ... ... адсорбенттің берілген ерітінді компонентіне қатынасын анықтау.
Иондық ... ... ... ... сипатқа ие болмайды. Беттікте электролит ерітіндісінен катиондар мен аниондар адсорбцияланады. Электрлік күшке орай (кулондық) беттікте қос электрлік қабат түзіледі.
Егер ... ... ... қабілетті келетін иондар немесе беттік функционалдық топтар кірсе, онда адсорбент пен электролит ерітіндісі арасында ион алмасу жүреді. Адсорбент бұл ... ... деп ... ... ... басқа да шынайы процестер секілді уақыт бойынша өтеді. Сондықтан, адсорбцияның толық теориясы адсорбция кинетикасы тарауын да қамтуы ... ... ... акті өте тез жүзеге асады (хемосорбция болмайды). Сондықтан, адсорбцияның уақытша ... ... ... ... анықталады, яғни, адсорбтивті адсорбция орнына жеткізеді. Егер адсорбция ашық беттікте тез өтпесе, онда мұндай процес сыртқы диффузиялық аумақта өтеді: бұл ... ... ... ... үшін специкалық емес. Кеуекті адсорбенттер жағдайында, сыртқы диффузиядан басқа, маңызды ... ішкі ... ... ... ... ... кеуектеріне концентрация градиенті қатысында ауыстыру. Мұндай жылжытудың механизмі ... ... мен ... ... тәуелді болуы мүмкін.
Диффузияның молекулалық, кнудсеновский және беттік (фольмеровкий) түрлері бар. Молекулалық диффузия кеуектегі молекуланың бос ұзындығы кеуек ... аз ... ... ... ал ... - бұл ... кеуек өлшемінен жоғары болса орындалады. Беттік диффузияда молекулалар көлемдік фазаға ауыспай адсорбент беттігімен араласады. Дегенмен, диффузия коэффициенті мәндері ... ... ... ... ... Көп жағдайда диффузияның шын мәнінде қалай өтетінін тәжірибелік анықтауға мүмкіндік болмады, сондықтан, процесті жалпы сипаттайтын ... ... ... ... ... ... ... жайлы негізгі тәжірибелік материалдар кинетикалық қисықпен түсіндіріледі, яғни, = ... ... - ... ... ... ... ... адсорбциясы, к aравн - оның tуақытындағы мәні. Кинетикалық қисықты қарапайым жағдайда ... ... ... ... ... ... ... кеуекті құрылымға ие (бұл модель квазимогенді деп аталады), демек, квазомогенді моделді дамыту үшін әрбір түйіршік анағұрлым ірі және анағұрлым жұқа ... ... ... ... ... ... екі түрлі коэффициентпен сипатталады.
Ашық беттік жағдайында, Ленгмюр теңдеуін қабылдап адсорбцияның кинетикалық теңдеуін оңай алуға ... Тепе - ... ... ... ... мен ... ... айырмасын береді. Әдеттегі кинетикада, процестің жылдамдығы реакцияласатын заттардың концентрацияларына пропорционал:
мұндағы kадс және kдес- сәйкес адсорбция мен десорбция ... ... ... ... деп саналады. Бұл теңдеуді t = 0 - ден t кез ... ... ... ... ...
Осы жерде f кезінде =тең. Соңында:
мұндағы k = kадс + kдес.
Температураның адсорбция жылдамдығына әсері Аррениус теңдеуіне ұқсас теңдеумен ... ... ... ... kадс ... ... ... кеуектеріндегі диффузия барбердің белсенділігінің жеңуімен байланысты, температуралық тәуелділіктер kадс және kдес ... ... ... ... білу ... ... үшін ғана емес, сол сияқты өнеркәсіптік адсорбция процестерін есептеу үшін де қажет. Осы кезде адсорбенттік тек жеке ... ғана ... ... ... де ... ... Қабаттағы процестің кинетикасы өте күрделі тәуелділікпен көрсетіледі. Қабаттың әрбір нүктесінде қазіргі уақытта ... ... тек ... ... мен процестің кинетикалық заңдылықтары теңдеуі түрінде ғана емес, сол секілді түйіршіктердің газдық немесе сұйықтық ағынмен өту кинетикасын да ... ... ... ... ... жеке ... кинетикадан айырмашылығы адсорбция динамикасы деп аталады, оны шешудің жалпы схемасы мынадай: адсорбция изотермасы, диффузиялық сипаттар (диффузия коэффициенті, қабат және түйіршіктің іші ... ... ... ... ағынның аэродинамикалық және гидродинамикалық ерекшеліктерін қабат сипатын ескеретін жеке туынды дифференциалдық теңдеуі құралады. Бастапқы және шекті жағдайлар ... Бұл ... ... шешу джәл қазіргі уақытта қабаттың берілген нүктесінде адсорбция шамасы ... ... ... ... ... шешімді тек қарапайым жағдайда аламыз, сондықтан мұндай есеп ЭВМ көмегімен шешіледі.
Адсорбция динамикасын зерттеуде адсорбент қабаты арқылы берілген сипаты бар ... ... ... ағынын өткізеді және уақыт функциясындағы шығатын ағынның құрамын зерттейді. Қабаттың алдында сіңірілетін зат секіріс деп аталады, ал ... ... - ... ... ... деп ... ... уақыт тәуелділігінде компоненттің тәуелділігі шығыс қисық деп аталады. Бұл қисық адсорбция динамикасының заңдылықтарын талдайтын негізгі ... ... ... ... ... ... процестерді аппаратуралық дайындау
Адсорбциялық процестерді өткізудің көптеген технологиялық әдістері бар. Кең таралған адсорбенттің қозғалмайтын қабаты бар ... ... ... оның тораптары түйіршіктелген адсорбенттермен толтырылатын қуыс колонна түрінде орындалған бір ... ... ... тұрады. Адсорбцияланатын компоненттері бар газдық немесе сұйықтық ағын секіріске дейін адсорбент қабатынан ... ... ... бұл ... ... ... ал газдық ағындыбасқа адсорберге жібереді. Адсорбент регенерациясы негізі десорбция болып табылатын бірнеше сатылардан тұрады, яғни, адсорбенттен ... ... ... ... ... ... фазада қыздырып, қысымды ығыстырып (мысалы, өткір су буымен) немесе бұл ... ... ... ... мен ... ... бір - біріне сәйкес келмейді, процес үздіксіз жүруі үшін бір уақытта жұмыс істейтін және ... ... ... ... ... және ... ... регенерацияны соңына да жүргізбейді. Сондықтан адсорбенттің жұмыстық көлемі осы жағдайдағы максималды адсорбция мен адсорбат мөлшері арасындағы айырмашылққа тең ... ... ... ... процестерге сәйкес өте қатаң болмауы керек.
Сипатталған ... екі ... ... ... 1) мақсатты өнім газдық ағыннан толығымен адсорбцияланады және десорбат құрамында болады және оны сол немесе басқа әдіспен алады; 2) ... өнім газ ... ... ... ... нашар адсорбцияланады, сол кезде ол шығатын газ ағынында болады. Бірінші ... ... ... ... ... газды ұстап циклге CS2 қайтаратын рекуперациялық қондырғыларында пайдаланылады. Мұндай қондырғылардың ... ... ... мың м3 таза ... ... өте ... емес микро кеуекті белсенділендірілген көмір адсорбент, яғни МККТ ... Е ... 20-25 ... ... Бұл мән E0 өте шұғыл емес изотермаға сәйкес келеді, бұл регенерацияның қолайлы жағдайларын қамтамасыз етеді. Мұндай газ рекуперациялық ... деп ... ... ... су ... ... асырады. Энергияны үнемдеу үшін суық және газдық ыстық ағындарды жылуалмастырғыш арқылы өткізеді. Газдар мен ... ... өте ... мысалы, мұнай газдарын өңдеуден бұрын немесе табиғи газдарды тасымалдаудан бұрын; ... - ... ... ... ... қыздырмен жүзеге асады. Цеолит десорбциясы үлкен энергия шығымымен байланысты, комбинирленген адсорбенттерді қолданады: ылғалдық негізгі ... оңай ... ... ... ... - ... жүргізеді.
Жылулық регенерация кезінде толық цикл адсорбентті қыздырып, оның десорбциясы мен ... ... ... ... ... саны ... төмен қарқындылығы мен жоғары энергия сыйымдылығын шарттайды. Сондықтан, кең таралған қысқа циклды ... ... ... цикл аз ... ... ... Мұнда адсорберге газ біршама қысыммен беріледі және алынып тасталады да десорбция жүреді. Барлық процес изотермиялық жүреді ... ... ... кезінде жылу бөліну мен десорбция кезінде жылуды сіңірумен ... Цикл ... ... ... алып ... ... ... көтерілуі.
Мысалы, оттегімен байытылған ауаны алуда цеолит қондырғысы
Адсорбенттің қозғалатын қабаты қондырғысында (гиперсорберлерде) соңғысы ауырлық күші әрекетінен ақырын төмендейді, адсорбердің төменгі ... ... ... ... (адсорбциялық колоннаға параллельді вертикалды құбыр). Осы құбырмен төменнен жоғары ... ... ... ... жоғары жағына көтеретін ауа ағыны қозғалады. Өңделетін ауа ағыны адсорбердің орта бөлігіне түседі және ағынға қарсы жоғарыға адсорбентке қозғалады. Колоннаның ... ... ... адсорбция жүреді, ал төменгі бөлігінде - адсорбенттің регенерациясы жүреді.
Қондырғыда адсорбенттің қайнау қабатында газдық ағын адсорберге ... ... де ... ... ... ... Осылайша адсорбент пен газ арасындағы масса алмасу эффективтілігін ұлғайтады және адсорбция мен десорбция ұзақтығын қысқартады.
Мұндай қондырғылар ... ... ие. Оның кең ... ... ... ... беріктілігіне (адсорбентің аппараттан жойылуынан жоғалуы) әкелетін жоғары талаптар кедергі келтіреді. Адсорбенттерге қойылатын негізгі ... ... ... ... ... олап үлкен меншікті беттігі бар дисперсті зат немесе ... ... ... ... ... беттіктің химиялық табиғаты осы жағдайдағы заттардың эффективті адсорбциясын қамтамасыз етеді; химиляқы және термиялық тұрақтылық, регенерациялылығы, қол ... ... ... кең ... белсенділендірілген көмір, кейбір оксидтердің ксерогельдері (силикагель, алюмогельдер және т.б.), цеолиттер; кеуекті емес адсорбенттерден техникалық көміртек (күйе) және ... ... SiO2 ... ... техниканың пайдалану аумақтары
Адсорбция құбылысына ауа мен суды тазартудың зиянды қоспалардан, қант қайнату кезіндегі қант ... ... ... ... ... мен ... да сұйықтықтардан, өндірістегі майлау майларынан тазартудың түрлі әдістері негізінде пайда болды. Қатты адсорбенттерді пайдалып газ бен сұйықтық қоспаларындағы ылғалды жою - ... ... ... ... ... табылады.
Адсорбциялық процестерде қоспаларды жұқа бөлу мен берілген компонентті күрделі қоспалардан бөліп алуға негізделген. Мысалы, ... ... бөлу ПАВ ... үшін қалыпты көмірсутек алу мақсатында, мотор отыны өндірісі үшін ... ... алу. ... ... үшін бөлудің адсорбциялық әдістер оттегімен байытылған ауаны алуда ... ... О2 ... ... жағдайда бұл әдістер ректификациямен табысты бәсекелеседі.
Адсорбциялық техниканы қолданудың тез дамитын аумағы - медицина, ол ... ... ... және ... ... ... әдісі) мүмкіндік береді. Залалсыздандыруға жоғары талаптар сәйкес келетін адсорбенттерді ... ... ... Оған ... ... ... ...

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Көлемі: 30 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 900 теңге









Ұқсас жұмыстар
Тақырыб Бет саны
Жылудың аралық кетуі бар адсорбер жобасы18 бет
Қатты денелердің беттік қасиеттеріне ультракүлгін және иондайтын сәулеленудің әсері80 бет
Химиялық кинетика және катализ4 бет
«Ферменттерді бөліп алу ферменттер әсерінің кинетикасы»5 бет
БАЗ және полимер композицисының фазааралық адсорбциялық қабаттың реологиялық қасиеттері42 бет
Мырыштың күкірт қышқылында еру кинетикасына, кейбір электротерістілігі жоғары металдардың әсері36 бет
Мырыштың күкірт қышқылында еру кинетикасына, кейбір электртерістілігі жағары металдардың әсері12 бет
Отынның механизімі химизімі және кинетикалық негіздері. Кокстың пайда болуының механизмі мен кинетикасы3 бет
Ферменттер әсерінің кинетикасы14 бет
Ферменттер әсерінің кинетикасы жайлы ақпарат10 бет


+ тегін презентациялар
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить


Зарабатывайте вместе с нами

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Сіз үшін аптасына 5 күн жұмыс істейміз.
Жұмыс уақыты 09:00 - 18:00

Мы работаем для Вас 5 дней в неделю.
Время работы 09:00 - 18:00

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь