Адсорбция

Адсорбция –бір немесе бірнеше компоненттердің газды, булы газды немесе сұйық қосынды және қатты поралы зат бетіндегі концентрленуінің сіңіру үрдісі.Бұл зат адсорбент деп аталады, сіңірілетін зат –адсорбтив деп аталады, дәл осы концентрлі түрде адсорбент бетінде –адсорбат деп атайды.

Адсорбенттер. Бұл өз арасындағы молекула бетінің және адсорбтив молекулаларымен электрлі байланысын тудыратын берік қуысты (поралы) түйіршікті зат. Температураның жоғарлауынан немесе қысымның төмендеуінен бұл байланыстар флуктуация температурасының әсерінен үзіледі және адсорбтив десорбциясының үрдісі жүреді. Десорбция қоршаған ортадағы адсорбтив концентрациясының төмендеуі кезінде де болуы мүмкін.

Адсорбент микропораларының адсорбирленетін молекулалардың өлшемдерімен салыстыратын (5...15)*10~¹/^! өлшемдері болады. Олардың суммалы (?удельді) көлемі 0,5 см³/г шамасын құрады, ал бетінің удельді? ауданы 200...1700 м³-ді құрады. Микропорадан басқа адсорбенттер 0,2 мкм немесе оданда көп өлшемі болатын ірі поралары жиі болады.

Тағам өндірісінде қолданылатын негізгі абсорбенттер: белсенді көмір, силикагельдер, алюмогельдер, цеолиттер және кейбір балшықтың түрлері.

Белсенді көмірлерді органикалық шикізаттан алады: тасты көмір, ағаш үгітінділері, ағаш, тері тамырлы қалдықтар, қағазды және етті өндірістеті және т.б. Оларды өндіру кезінде шикізаттың құрғақ айдауын қолданады және келесі бумен активациялау немесе материалдың жұқа құрлымын алу үшін химиялық реагенттерін қолданады.

Көмір бетінің меншікті ауданы 600... 1700 м²/г –ға тең, микропоралардың көлемі 0,3...0,6 см³/г, себінді тығыздығы 380..600кг/м³. Өлшемі 1...7 мм болатын түйіршік түріндегі белсенді көшіріледі немесе өлшемі 0,15 мм-ге дейінгі ұнтақ бөлшектері қолданады. Белсенді көмірлердің құрлымы тең, оларды регенерлейді және көп қолданады.Олардың кемшіліктері -300⁰ С-ден астам температурасы кезінде ыстық болады және жоғары тұрады.

Көмірлі сорбит түрінде кустарлы өндірістерде ұсақталған ағашты көмірді қолданады –шығын ағаш шикі затының көрінетін құрлымы термикалы өзгеруге ұшыраған жанудың соңғы кезенінен өткен ағаш материалдар. Сонымен қатар олардың сыртқы ыстық бөліктерін сіңіретін өлшемі бойынша үлкен емес головнямен (өлшемі 1...5 см) кислородты жібермесе термикалы әсерге шалдығады (құрғақ айдауға). Кустарлы өндірісте сорбенттің активациясын жүргізбейді.

Силокогельдер термикалы және химиялы өндеумен диоксид кремнийді алады. Олардың меншікті ауданының сіңірілу беті 180..200 м²/г, ал қалған параметрлері –силокогельдегідей.

Цеолиттер, немесе молекулярлы ситалар, құрамында сілтілі оксидтері және сілтілі –жерді металдары бар алюмо –силикат ретінде болады. Цеолиттер бөліну принципі бойынша басқа адсорбинттерден айырмашылығы –оларда адсорбтив молекулалары цеолиттің иірімді құрлымынан «себіліп» өтеді. Осыған байланысты цеолиттер пора бетінің меншікті емес ауданымен және 0,2...0,25 см³/г құратын пораның абсорбентпен көлемді толуымен сипатталады. Үгітілімді тығыздық 600...800 кг/м³.

Балшықтарда (бетониттер, диамиттер,треплалар, опоктар) нашар адсорбционды қасиеттер бар, бірақ басқаларға қарағанда тым арзан.

Адсорбенттің белсенділігі (сіңіретін қсиеті, немесе сіңірілген заттың көлемі) табиғатқа тәуелді болса, дәл солай үрдістің жүргізу шарты –қысымы ды, температурасы да тәуелді болады.

Адсорбенттің белсенділігін бөліктеп десорбция жолымен қайта құруға болады.

Десорбцияның негізгі әдісі: адсорбент температурасының жоғарлауы; ондағы қысымның төмендеуі; қызған газбен немесе қызып кеткен бумен желдету; сіңірілген компоненттердің басқа затпен сырып тастауы, белгілі бір қарапайым десорбция әдісінің жеңіл жойылатын тым жоғары адсорбирлеумен иеленуі.

Адсорберлердің жіктелуі

Адсорберлерді кезендік және үзіліссіз әрекет аппараттары ретінде жасайды. Адсорберлердің кезендік әрекеті аппараты тығыз қайнау қабатты адсорберлері болып бөлінеді; үзіліссіз әрекет аппараттары –адсорбенттің қозғалатын қабатты және қайнау қабатты болып бөлінеді.

Кезендік әрекеттің адсорберлері адсорбционды құрылғыларда екі агрегаттан болады, адсорбцияның бірінші корпусының жұмысы кезінде екіншісінде регенерация үрдісі жүреді (десорбция, кептіру және адсорбенттің салқындауы). Қайнаған қабатпен кезендік әрекет аппатарттарында адсорбент бөліктерінің алып кетуіне кедергі болатын сепараторды орналастырады.

Қабаттары қозғалысты үзіліссіз әрекетті аппараттары баған (колонна) түрінде орналастырады, осының әрқайсысында сәйкес үрдістің стадиясы өтеді. Бірінші жоғары секцияда адсорбент регенерациядан кейін салқындатылады, салқындатылған сұйықтық труба арасында өтеді және басқа адсорбенттерден арзан екінші секцияға көшеді.

Адсорбенттің белсенділігі (тәсілді сіңіретін немесе сіңірілген заттың көлемі) заттың табиғатына тәуелді, дәл осылай үрдістің жүргізу шарты –қысымына, температураға тәуелді болады.

Адсорбент белсенділігін десорбция жолымен бөліктеп қайта құруға болады.

Десорбцияның негізгі әдістері: адсорбент температурасының жоғарлауы; ондағы қысымның төмендеуі; қызған газбен немесе тым қызып кеткен бумен желдету; белгілі қарапайым десорбция әдісімен жойылатын жоғары адсорбирленумен иемденіп, сіңірілген компоненттерді басқа затпен сырып тастауы.

Компонентті бөлетін байытылған газ реттеу арқылы екінші секцияның төменгі жағында түседі, осы секцияның адсорбент қабатынан жоғары қарай өтеді және азайған газдың жоғарғы коллектордан өтіп жойылады. Аппараттың үшінші (төменгі) секциясы регенерат (десорбер) болып табылады. Бұл құбырда жылу агенті (бу) циркуляция жүргізетін жылуалмастырғыш түріндегі жоғары секция сияқты құқрылған. Осы секцияның адсорбенті ауамен желдетіледі. Желдету ауаның төменгі коллекордан өтуі арқылы жүреді және жоғарғы коллектор арқылы шығарылады. Регенерленетін адсорбент шлюзды перде (затвор) арқылы сорылады және аппараттың жоғарғы секциясында орналасқан пнвмокөлікпен шығарылады.