Избирательность адсорбции

Эффективность адсорбционного разделения смесей и потери очищаемого компонента вследствие совместной адсорбции с примесями определяются избирательными (селективными) свойствами адсорбента. Каждому соотношению компонентов смеси соответствует определенный состав адсорбированной фазы. В качестве меры избирательной адсорбции предложено использовать коэффициент разделения:

, (1.22)

где у и х – концентрации компонентов в разных фазах, индекс 1 относится к лучше сорбирующемуся компоненту смеси, 2 – к хуже сорбирующемуся компоненту.

Коэффициент разделения не является величиной строго определенной при любых соотношениях компонентов и может быть принят только как ориентировочный показатель разделения компонентов. При повышении температуры он несколько уменьшается, причем температурная зависимость приближенно описывается уравнением:

, (1.23)

где Q ₁ и Q ₂ – теплоты адсорбции лучше и хуже сорбирующихся компонентов.

Адсорбционная способность по сумме поглощаемых компонентов почти линейно изменяется с составом адсорбированной фазы и в первом приближении рассчитывается как аддитивная функция состава адсорбированной фазы при постоянной концентрации компонентов в системе:

, (1.24)

где – адсорбционная способность по чистым компонентам при концентрации компонента, равной сумме концентраций извлекаемых компонентов.

Уравнение (1.24) показывает, что при постоянной концентрации одного из компонентов адсорбция этого компонента линейно зависит от адсорбции другого. Избирательность поглощения уменьшается с увеличением концентрации компонентов в системе (или давления). Избирательность адсорбции двух компонентов не изменяется в присутствии третьего компонента, но зависит от типа используемого адсорбента. Используя аналог квадратной диаграммы для разделения компонентов в бинарной системе жидкость-пар можно показать селективность адсорбции на примере системы этан-этилен при адсорбции смеси на цеолите (1), силикагеле КСМ (2) и активном угле СКТ (3) при 20 ^оС (рис. 1.9).

Адсорбция на цеолите сопровождается значительным обогащением адсорбированной фазы этиленом, в случае силикагеля избирательность выражена менее отчетливо, а при поглощении углем наблюдается даже инверсия избирательности – из смеси адсорбируется этан.