24) Характеристика адсорбентов

В качестве адсорбентов используют пористые материалы с высокоразвитой поверхностью, которая хорошо поглощает (адсорбирует) вещества из газов и растворов. Адсорбенты – это вещества, обладающие способностью адсорбции , т. е. поглощения, всасывания какого-либо другого вещества из раствора или из газа только своей поверхностью, Адсорбционные свойства адсорбентов зависят от химического состава и физического состояния поверхности, от характера пористости и удельной поверхности (поверхности, приходящейся на 1 г вещества). Непористые адсорбенты (молотые кристаллы, мелкокристаллические осадки, частицы дымов, сажи) имеют удельные поверхности приблизительно от 1 м²/г до 500 м²/г. Удельная поверхность пористых адсорбентов (силикагелей, активированного оксида (окиси) алюминия (алюмогелей), алюмосиликатных катализаторов, активированных углей) достигает 1000 м²/г. Пористые адсорбенты получают, создавая сети пор в грубодисперсных твёрдых телах химическим воздействием. В большинстве отраслей промышленности при производстве различной продукции используются сжатый воздух, различные технические газы (углекислый газ, водород и т. д.) и жидкости. Чтобы избежать нежелательного образования влаги, льда и возможных последующих проблем, связанных с коррозией, загрязнением либо обледенением оборудования, намоканием фильтровальных материалов, из сжатого воздуха, различных технических газов и жидкостей необходимо удалить влагу, т. е. осушить. Необходимость осушки и очистки присутствует в разнообразных процессах, в числе которых, например, кондиционирование воздуха или транспортировка природного газа по трубопроводам. Осушка природного газа обеспечивает непрерывную эксплуатацию оборудования и газопроводов, предотвращая образование ледяных и гидратных пробок.

Активированный (или активный) уголь— это адсорбент - вещество с высоко развитой пористой структурой, которое получают из различных углеродсодержащих материалов органического происхождения, таких как древесный уголь, каменноугольный кокс, нефтяной кокс, скорлупа кокоса. Активированный уголь на 87-97 % по массе состоит из углерода. Активный уголь имеет огромное количество пор и поэтому обладает очень большой поверхностью, вследствие чего обладает высокой адсорбцией (1 г активного угля, в зависимости от технологии изготовления имеет поверхность от 500 до 1500 м²). В активированных углях различают макро-, мезо- и микро- поры. Активированный уголь применяется:

• для водоподготовки (очистка воды от диоксинов и ксенобиотиков, углевание);

• в пищевой промышленности при производстве ликероводочных, слабоалкогольных напитков и пива, осветление вин, при производстве сигаретных фильтров, очистка углекислоты в производстве газированных напитков, очистка крахмалопаточных растворов, сахарных сиропов, глюкозы и ксилита, осветление и дезодорация масел и жиров, при производстве лимонной, молочной и других кислот;

• в химической, нефтегазодобывающей и перерабатывающей промышленностях для осветления пластификатов, в качестве носителя катализаторов, при производстве минеральных масел, химических реактивов и лакокрасочных материалов, в производстве каучука, в производстве химических волокон, для очистки аминовых растворов, для рекуперации паров органических растворителей;

• в природоохранной экологической деятельности для очистки промышленных стоков,для ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов, для очистки дымовых газов на мусоросжигательных заводах, для очистки вентиляционных газовоздушных выбросов;

• в  горнодобывающей и металлургической промышленностях для изготовления электродов, для флотации руд полезных ископаемых, для извлечение золота из растворов и пульп в золотодобывающей промышленности;

Силикагель имеет огромную площадь поверхности (800 м²/1 г). Выпускаются в виде шариков, таблеток или кусочков неправильной формы (0,1-0,7 мм). По пористости – крупные, средние, мелкопористые. При использовании силикагеля в быту для осушки обуви, кожаных изделий, кино- и фотоаппаратуры и т. д., адсорбционные свойства силикагеля можно восстановить просушиванием его на батарее или в духовке при температуре не выше 170 °C. Основное применение силикагели находят при осушке воздуха, углекислого газа, водорода, кислорода, азота, хлора и других промышленных газов.

Способность силикагеля поглощать значительное количество воды используется для осушки различных жидкостей, в особенности в том случае когда обезвоживаемая жидкость плохо растворяет воду (сушка галогенированных жидкостей типа фреон). Силикагели служат также осушителями при консервации оборудования для предохранения его от коррозии.

АЛЮМОГЕЛЬ микропористое тело. Получают высушиванием геля гидроксида алюминия; применяют в технике как адсорбент, носитель катализаторов. В виде цилиндрических гранул размером 3-5 мм, шариковые 2-4 мм. В отличие от силикагелей, они стойки к воздействию капель влаги.

Цеолиты – алюмосиликаты, содержащие частица щелочно-земельных металлов. Искусственно синтезированные цеолиты (пермутиты) находят широкое применение в водоочистительных приборах как адсорбенты, ионообменники, молекулярные сита; Также цеолиты получили весьма широкое применение как катализаторы многих процессов нефтехимии и нефтепереработки и как гетерогенные катализаторы.

Иониты -  твердые нерастворимые вещества, способные обменивать свои ионы на ионы из окружающего их раствора. Обычно это синтетические органические смолы, имеющие кислотные или щелочные группы. Иониты разделяются на катиониты, поглощающие катионы, и аниониты, поглощающие анионы. Широко применяются иониты для опреснения вод, в аналитической химии