3. Адсорбция

Адсорбция – процесс поглощения компонентов жидкой или газовой смеси твёрдым пористым телом (адсорбентом).

Адсорбцию применяют для глубокой очистки СВ от растворённых органических веществ и газов, ароматических нитросоединений, красителей, ПАВ и др. На предприятиях химической переработки древесины адсорбцию применяют для очистки СВ от фенолов, уксусной кислоты, этилового спирта, бензола, скипидара и др. органических растворителей.

Характерной особенностью процесса адсорбции является его избирательность и обратимость. Благодаря обратимости процесса возможно выделение извлекаемого вещества из адсорбента и повторное использование адсорбента. Адсорбционная очистка может быть регенеративной, т.е. с извлечением извлекаемого вещества из адсорбента и его утилизацией и деструктивной при которой извлекаемые вещества уничтожаются вместе с адсорбентом. Эффективность адсорбции достигает 95% и зависит от вида извлекаемого вещества и адсорбента, температуры (для газов) и рН среды.

В качестве адсорбентов применяют природные и синтетические твёрдые пористые материалы: активированные угли, силикагели, цеолиты, торф, глины, а также некоторые отходы производства – шлаки, зола, опилки, кора и лигнин. Важной характеристикой адсорбента является его удельная поверхность (м²/г) от 20 до 2000. Размер пор колеблется от 0,002 до 2 мкм. Большой удельной поверхностью характеризуются активированные угли. Поглотительная способность адсорбента зависит от его вида, концентрации поглощаемого вещества, температуры, рН и давления (для газов). адсорбционная очистка может быть регенеративной и деструктивной. При регенеративной очистке адсорбент регенерируют, извлекая поглощенные компоненты путём отгонки острым паром, органическими растворителями или водными растворами химических реагентов. В том случае если извлекаемые вещества не представляют ценности, проводят деструктивную регенерацию термическим путём в печах при t = 700 – 800С (потери адсорбента до 20%) или окислением хлором или озоном.

Процесс адсорбционной очистки осуществляют в аппаратах периодического и непрерывного действия. В практике очистки СВ наиболее распространены 3 способа.

1. Интенсивное перемешивание СВ с порошкообразным адсорбентом (размер частиц 1 мм и менее). Процесс проводят в одном или нескольких последовательно соединённых аппаратах по прямоточной или противоточной схеме.

2. Фильтрование через неподвижный слой адсорбента.

Наиболее простой и распространённый способ очистки. Проводят в аппаратах периодического действия. Слой адсорбента в колонне укладывают на решётку (диаметр отверстий 5 – 10 мм, шаг 10 – 20 мм), на которой уложен поддерживающий слой мелкого щебня и крупного гравия высотой 400 – 500 мм. Сверху слой адсорбента закрывают сначала слоем гравия, затем слоем щебня и накрывают решёткой. СВ фильтруют через неподвижный слой адсорбента снизу вверх до проскока извлекаемого вещества в фильтрат После этого процесс прекращают, отключая адсорбер на регенерацию. При непрерывном процессе используют несколько колонн.

Адсорбент применяют в виде зёрен размером 1,5 – 5 мм, при более мелких зёрнах возрастает гидравлическое сопротивление слоя. СВ не должна содержать взвешенных веществ во избежании забивки адсорбента. Скорость фильтрования колеблется от 0,2 до 2 мм/с.

3. Очистка в аппаратах с псевдоожиженным слоем.

При содержании в СВ взвешенных веществ используют адсорберы с псевдоожиженным слоем. Вода подаётся снизу вверх со скоростью 2 – 20 мм/с и зёрна адсорбента размером от 0,25 до 1 мм переходят в верхнем слое во взвешенное состояние. Псевдоожижение наступает при отношении высот взвешенного слоя к неподвижному 1,4 – 1.6.