Лабораторная работа № 10. Утилизация органических соединений методом адсорбции паров на активированном угле. Улавливание паров бензола

Адсорбционные методы наиболее эффективно решают проблему улавливания газов при очистке воздуха в различных технологических процессах. После поглощения возможна рекуперация адсорбированных веществ путем десорбции, например, острым паром, или утилизация. Для улавливания паров органических растворителей используют активные угли марки СКТ (СКТ-1,-2,-3,-4,-5), у которых объем пор достигает 0,98 см³/г, а удельная поверхность - 180 м²/г.

Важнейшей характеристикой адсорбента является его динамическая активность, которую оценивают по поглощению бензола или хлористого этила в стандартизированных условиях.

Экспериментальная часть

Цель работы -исследовать процесс улавливания паров бензола из воздуха, оценить динамическую активность угля по бензолу.

Оборудование и реактивы

• установка для поглощения паров летучих органических жидкостей

• весы лабораторные ВЭЛ-500

• бензол

• индикаторный раствор (1 г сухого NaNO₂ на 50 см³ концентрированной H₂SO₄ "х.ч.")

Рис. Схема адсорбционной установки.

1- микрокомпрессор, 2- ротаметр, 3- испаритель, 4- адсорбер, 5- сосуд с индикаторной жидкостью.

Порядок работы.

1. В поглотительный сосуд (4) засыпать через воронку 30 г свежего активированного угля, взвешенного на технических весах. 2.

2. Закрыть сосуд пробкой и взвесить с точностью до второго знака (вместе с соединительными трубками и зажимами).

3. В испаритель (3) налить 50 см. куб.  бензола.

4. В пробирку (5) налить 5 см 53 0 индикаторной жидкости.

5. Взвешенный сосуд (4) подсоединить к системе согласно рисунку, открыть зажимы на трубках на входе и выходе абсорбера (4).

6. Включить микрокомпрессор (записать время начала опыта), установить поток воздуха на 60 единицах по шкале ротаметра.

7. Каждые 10 мин перекрывать зажимами трубки поглотительного сосуда (4) отсоединять его и взвешивать (на это время выключать микрокомпрессор).

8. Затем продолжить процесс поглощения бензола в течение следующего 10-минутного периода.

9. Провести 5 - 6 таких измерений. Если индикаторная жидкость приобретет желтую окраску, опыт прекратить раньше.

Вся работа проводится в вытяжном шкафу, поскольку пары бензола токсичны и при больших концентрациях взрывоопасны.

По результатам измерений построить график зависимости удельной массы адсорбированного бензола (М, г/г угля) от времени; оценить объем пропущенного через слой угля воздуха и концентрацию в нем паров бензола, учитывая, что 100 единиц на шкале ротаметра соответствует скорости подачи газа 60 дм³/ч, а зависимость его показаний от скорости подачи газа линейна. Рассчитать величину динамической активности испытываемого угля Х (г/ дм³) по формуле

Х =Δm / V ,

где Δm - изменение массы поглотительного сосуда с углем, г, V - объем угля в поглотительном сосуде, дм³ (оценивают по результатам обмера сосуда и высоты слоя угля).

Контрольные вопросы

1. Сущность процесса адсорбции. Изотермы адсорбции.

2. Факторы, влияющие на процесс адсорбции.

3. Области применения адсорбционных процессов.

4. Технологические схемы процессов адсорбционной очистки газов.

5. Аппаратурное оформление процессов адсорбционного улавливания.

6. Регенерация и утилизация сорбентов после их насыщения.