Дистилляция и ректификация

Общие понятия и определения

Разделение жидких смесей на практический чистые компоненты или фракции различного состава яв-ся широко распространенным процессом хим-ой технологии.

Разделению подвергаются смеси состоящие из компонентов с неограниченной и ограниченной взаимной растворимостью, а также взаимно не растворимых. Каждому классу этих смесей соотв-ют характерные условия равновесий кипящей ж-ой фазы и образ-ся из нее паров. Отображ. Диаграммой фазового равновесия жидкость-пар.

Компоненты жидких смесей имеют при одинаковом внешнем давлении различные темпер-ры кипения , а при одинаковой темп-ре они кипят при различных внешних давлениях. Благодаря этому, в процессе испарения ж-ой смеси ее компоненты проявляют различные стремления к переходу в парообразное состояние, т.е. обладают различной летучестью. Наиболее летучим яв-ся компонент с наиболее низкой индивидуальной темп-ой кипения (низкокипящий компонент), следовательно при испарении ж-ой смеси конц-ия низкокипящего компонента в образующихся парах больше чем в жидкой фазе (закон Коновалова). Это позволяет разделить исходную жидкую смесь с любым числом компонентов на любое число фракций различных составов путем частичного испарения этой смеси и конденсацией образующихся паров – такой процесс назыв-ся простой дистилляцией (перегонкой), получаемые компоненты – дистиллятами, а неиспарившаяся часть жидкой смеси – кубовым остатком. При частичном конденсации паровой смеси путем ее охлаждения будут в большей степени ожижаться высококипящие компоненты, а остаток пара будет обогащен низкокипящим компонентом. Такой процесс разделения смеси паровой фракции на различные составы называется – фракционной конденсацией.

Методом простой дистилляции и частичной конденсацией жидкие смеси могут быть разделены на фракции различного состава. Для разделения смеси на индивидуальные компоненты прибегают к многократному чередованию процессов испарения и конденсации, используя при этом каждый раз теплоту конденсации паров для испарения соответ-го количества жидкости. Это процесс называется ректификацией – осуществляется в колонных аппаратах, к-ые аналогичны абсобционным, при противотоке ж-ти и пара. Восходящий поток пара при каждом контакте со стекающей жидкой смесью обогощ-ся низкокипящими компонентами засчет частичной конденсации высококипящих и частичного испарения низкокипящих. При достаточном числе таких контактов пар будет уходить из верхнего сечения колонны с преимущественным содержанием низкокипящих, а жидкость уйдет из нижнего сечения колонны с преимуществ. содержанием высококипящих компонентов.

Простая дистилляция(перегонка)

Применяется когда не требуется полное разделение смеси на индивидуальные компоненты. Когда точка кипения чистых компонентов отличаются др. от друга и содержание легколетучего компонента велико в парах по сравнению с ее содержанием в жидкости. Простая перегонка позволяет отделить от ж-ой смеси нелетучие примеси. Применяется для предварит-го разделения сложных смесей.

Рисунок

Пары в кубоиспарителе-1 обогреваемые нагревателем (змеевиком)-2 поступают в холодильник-3, где конденсируются. Дистиллят, состав которого меняется, отводиться в приемник фракции-4. После отгонки определенного количества ж-ти остаток сливают ч/з нижний кран-5, а в куб-испаритель загружают новую порцию исх. Смеси.

Различают 3 способа простой дистилляции:

1. Однократный

2. Многократный

3. Постепенный

Метод однократной простой дистилляции протекает обычно в непрерывном режиме, осуществ-ся на установке состоящей из нагреваемой камеры, конденсатора и сепаратора. Потоку исх. смеси сообщается в нагреваемой камере (обогрев парами или горячими газами) определенного количества тепла за счет которого часть этой смеси испаряется. Образ-ся парожидкая смесь поступает в сепарационный сосуд, откуда отделившийся пар отводится ч/з конденсатор в сборник дистиллята , а не испарившийся ж-ть в сборник кубового остатка.

Метод многократной простой дистилляции представляет собой сочетание 2х или большего числа актов однократной дистиляции в результате остается 1 жидкий остаток, с преобладающим содержанием высококипящих компонентов и несколько дистиллятов ( по числу актов однократной дист-ции) которые наиболее обогащены низкокипящим компонентом.

Метод постепенной простой дистиляции состоит в непрерывном испарении жидкой смеси и удалении паров в момент их образования. При периодическом режиме можно получать несколько дистил-ов с различными конц-ями низкокип-х компонентов. Дистил-ые кубы непрерывного действия работают с непрерывным питанием ж-ой исх. смесью и непрерывным отводом образующихся паров и куб.-го остатка. При этом получается лишь дистиллят одного определенного среднего состава.

Перегонка с дефлегмацией

Рисунок

Для большего обогащения дистиллята с низкокипящими компонентами прибегают к последующему применению процессов простой дистилляции и частичной конденсации образ-ся паров, возвращая дистиллят в куб.

Возвращаемый конденсат назыв-ся флегмой, процесс получил название дефлегмации, а конденсатор для частичной конденсации паров – дефлегматором.

Перегонка с водяным паром

Рисунок

Перегонку ведут в перегонных кубах с рубашкой, к-ый снабжен барботером-2 ч/з к-ый подается острый пар. Подогрев осущест-ся глухим паром, т.е. ч/з стену. А острый пар подается после отгонки воды из смеси. После конденсации продукт с водой не смешив-ся и поэтому подается в отстойник. Общий расход тепла в этой схеме выше относительно первых 2ух на количество тепла, к-ый уходит с водяным паром. В этой схеме требуется и большой расход захоложеной воды на охлаждение. Дистилляция жидких смесей, состоящий из высококип-х компонентов либо не возможно из-за термолобильности (высок. чувствительность к изменениям темпер-ры) последних, либо сильно усложняется необходимостью использования высокотемпер-х теплоносителей, к-ые как правило обладают низкими коэф-ми теплоотдачи.

Для понижения рабочей темпер-ры дистилляции в ряде случаев осущ-ют процесс под вакуумом, но это удорожает саму установку и увеличивае эксплуатационные затраты. Гораздо прще и губже м.б. понижена темпер-ра при дистилляции в токе водяного пара, к-ая принимается в в случае малой растворимости дистиллята в воде. Сущность процесса состоит в следующем: происходит непосредственное введение водяного пара в дистилл-ую жидкость, т.к. в образующемся в этом парообразующей смеси присутствует пар, то на долю отгоняемого компонента приходится лишь его парциальное давление, к-ое ниже полного рабочего давления. Парциальное давление каждого компонента в парах взаимно растворимых ж-ей равно давлению пара над этим одним компонентом при той же темп-ре. Следовательно, парц-ое давление и конц-ции паров воды и отгоняемого компонента не зависят в данном случае от состава ж-ти в дистилляционном кубе. Кроме того одним из компонентов паровой смеси яв-ся водяной пар, поэтому, при проведении процесса при атм. Давлении темпер-ра кипения смеси в кубе будет ниже 100С.

Принцип и сущность ректификации

Рассмотр-ым методом простой перегонки ж-ую смесь можно разделить на множество фракций различного состава, но ж-ть не м.б. разделена на чистые компоненты. Однако если дистиллят, полученный в процессе простой перегонки, подвергнут вторичной перегонке, а вновь образующийся дистиллят опять подвергнуть той же обработке и т.д., то ч/з несколько последующих перегонок можно получить малое количество практический чистых компонентов. Этим же путем можно получить также небольшое количество высококипящего компонента. Помимо нескольких выходов практич-ий чистого компонента и необходимости установки большого числа дистилл-х кубов и конденсаторов осуществление данного (описанного) процесса потребовало бы большого количества тепла и холода на многократное частичное использование жидкости и конденсации паров. Гораздо технически просто и со значит. Меньшими расходами тепла- и хладоагента может быть полностью разделена на практич. чистые компоненты с применением ректификации.

Рисунок

1. Ректиф.колонна

2. Выносной куб

3,4- Конденсаторы

5- холодильник-дистиллятор

6- холодильник кубового остатка

7,8- вход греющего пара и выход конденсатора

9- вход исх.смеси

10- пар из колонны

11- возврат дистиллята в колонну

12,13- вход и выход дистиллята

14,15-вход и выход охлажд. Воды

12,12»- выход обогащенного дистиллята

16- поток пара

17- поток флегмы

Схема ректиф. колонны установки состоит из колонны с выносным дистил-ым кубом ( кипятильная камера,кипятильник-2) из конденсаторов и холодильников дистиллята и кубового остатка.

Узел конденсации показан в 2х возможных вариантах. По первому из них – пары, уходящие из колонны полностью конденсируются в одном конденсаторе-3, откуда часть конденсата возвращ-ся в колонну для поддержания постоянного состава паров (флегма), а остальная часть охлажд-ся в холодильнике и отвод-ся в качестве конечного продукта дистиллята. По второму варианту в конденсаторе-3 конден-ся лишь та часть паров , конденсат к-ых возвращ-ся в колонну.пар, образующий дистиллят конден-ся в отдельном конденсаторе-4, откуда дистиллят отводится ч/з холодильник(поток 12»), в результате частичной конденсации пара в конден-ре-3 остаточный пар поступает в конденсатор-4 с несколько более высокой конц-цией низкокип-го компонента. В этом некоторое преимущество 2-го варианта, сопряженного однако с необходимостью усложнения схемы и сложности установки.

Фазовое равновесие.

Замкнутая система состоящая из двух или более фаз называется равновесной, если на протяжении неограниченного времени в ней не происходит никаких качественных и количественных изменений. Из этого подразумевается что необходимым условием фазового равновесия яв-ся постоян-во темпер-ры и давления во всех фазах этой системы. При изменении темпер- ры равновесие будет нарушаться из-за теплообмена а при неравенстве давления из-за массообмена между фазами. На состояние равновесия не влияет колич ественное соотношение между фазами, но оказывает влияние изменение температуры, давления и состава фаз.

Зависимость между числом компонентов (С) системы, числом фаз (Р) и числом ее степеней свободы (F) устанавливается правилом фаз: F = К — Р + 2. Правило фаз указывает, какое число параметров можно изменять без нарушения равновесия системы. Так, например, в случае однокомпонентной трехфазной системы (лед—вода—водяной пар) К = 1 и Р = 3,

поэтому F = 0, т. е. система не имеет степеней свободы, она инвариантна; ее существование возможно только при давлении 0,5 кПа и температуре 0,0076 "С. Если удалить из данной системы лед, то оставшаяся двухфазная система (К = 1, Р = 2) будет иметь одну степень свободы (F = 1), она моновариантна, т. е. допускает без нарушения равновесия изменять либо давление, либо температуру. При этом каждой заданной температуре однозначно соответствует одно определенное давление.

Рассмотрим систему, состоящую из двухкомпонентной (бинарной) жидкой смеси и паров, образующуюся при ее кипении. В данном случае характеристическими параметрами, кроме давления и температуры, являются еще составы жидкости и пара. Если компоненты жидкой смеси абсолютно нерастворимы друг в друге, то К = 2, Р = 3 и F = 1, т. е. система моновариантна.

По условию равновесия изменение, например, давления над этой системой влечет за собой одновременное изменение температуры кипения и состава паровой фазы (состав жидкой смеси здесь роли не играет, так как ее компоненты взаимно нерастворимы). Если же рассматриваемая смесь состоит из компонентов с неограниченной взаимной растворимостью, то К = 2, Р = 2 и F = 2, т. е. система бивариантна.

Здесь в равновесном состоянии системы, например, определенному давлению и заданному составу жидкой фазы всегда соответствуют определенная температура кипения и определенный состав паровой фазы.

При кипении смеси, состоящей из трех компонентов с неограниченной взаимной растворимостью, мы имеем систему с тремя степенями свободы (К = 3, Р = 2, F = 3). Например, кроме температуры и давления может быть еще произвольно задана концентрация одного компонента в жидкой фазе или в парах; остальные параметры равновесной системы однозначны.

Правило фаз, как наглядно показывают приведенные примеры, дает лишь качественную характеристику равновесной системы. Необходимые же для изучения и теоретического расчета процессов массообмена количественные соотношения компонентов сосуществующих фаз (их составы) в равновесных системах большей частью не поддаются теоретическому расчету, а определяются экспериментальным путем. Для распространенных на практике систем количественные данные о равновесных составах фаз приведены в разных справочниках и специальных руководствах. По этим данным строят в требуемых системах координат диаграммы равновесия, необходимые для анализа и расчета массообменных процессов и аппаратов. Эти диаграммы имеют различный вид в зависимости от физико-химических свойств систем. Могут быть построены следующие зависимости:

зависимости давления пара, темпер-ры кипения и состава пора от состава жидкой смеси.

Свой-ва физико- химических систем оцениваются с помощью диаграмм: диаграмма, при которой темпер-ра постоянна и выражает зависимость давления пара от состава жидкости; t−x−y диаграмма – давление постоянна. Зависимость отражает темпер-ру кипения и конденсацииот состава жидкости и пара; y−x диаграмма –давление и темпер-ра постоянны и отражают зависимость между составаом пара и жидкости.

Ректификация многокомпонентных смесей. Схема ректификации многокомпонентных смесей.

Аппаратура нахождения такая же как у бинарных смесей, но необходимо большой аппарат для ректификации. Для разделения на n− смесей требуется ректификационная колонна. Выбор схемы ректификации − необходимо. Так смесь состоящую из 4 компонентов, можно разделить по одной из следующих схем:(Не смогла напечатать  с лекции смотреть!)

Выбор варианта схемы определяются двумя причинами:

1) возможность разделения (путем сравнения летучести)

2) от содержания компонентов смесей

Выбирая схему мы стараемся отделить изначально компонент , количество которого максимально или больше.

Специальные виды перегонки ректификации.

Разделение компонентов с близкими темпер- ми кипения , относительно летучести к-х близки к единице, сопряжено с значительными трудностями. При работе с такими смесями линия равновесия настолько сближается с диагональю y−x, что для их разделения требуется очень большое число теоретических тарелок. Величина относительной летучести компонентов может быть увеличена и разделение обеспечено при изменении давления перегонки. Обычно это можно осуществить проведением процесса ректификации под вакуумом.

Предельным случаем разделения близкокипящих смесей являются нераздельно кипящие (или азеотропные) смеси. Чтобы разделить эти смеси, нужно значительно изменять давление, что связано с усложнением и удорожанием установки.

Относит-но дорогим способом разделения азеотропных смесей яв- ся молекулярная дистилляция, при к-ой создается весьма высокий вакуум над поверхностью жидкости. При этом происходит испарение жидкости при отсутствии кипения. Разделяющий эффект при этом определяется не отношением давлений насыщенного пара компон-ов смеси и относительной летучестью, а отношением скоростей испарения компонентов смесей или коэффициентом разделения.

В ряде случаев эффективны такие методы разделения азеотропных смесей, которые основаны на введении в разделяемую смесь дополнительного компонента (разделяющего агента, обладающего избиратель- ым действием). При его добавлении летучесть для низкокипящего компон-та возрастает значит-но больше, чем для высококипящего, что облегчает разделение смеси. Подбирая различные разделяющие ком- ты, подбирая их концентрации можно изменять в широком пределе относительные летучести компон-в исходной смеси.

Проведение процессов ректифик-ии в присутствии ираздел-х компон-в яв-ся общим признаком методов экстрактивной и азеотропных смесей.

При азеотропной ректификации разделяющий агент образует азеотропную смесь с одним или несколькими компонентами смеси, в виде кот-ой он и отгоняется из ректификационной колонны в кач-ве дистиллята. При экстрактивной ректификации разделяющий компонент должен обладать значительно меньшей относительной летучестью, чем компоненты исходной смеси, и не образовывать с ними азеотропных смесей. Этот компонент отводится из колонны с кубовым остатком.

Экстрактивная ректификация.

В смесь вводят добавку разделяющего компонента, к-ая изменяет относит-ую летучесть компон-в в смеси. В следствии резкого повышения относитель-ой летучести процесс разделения существенно облегчается и м.б. осуществлен при меньшем числе ступеней разделения.

В схеме установки для экстрактивной ректифик-ии исходную смесь состоящую из компон-в А и Б экстрактивной ректифик-ой колонны, к-ая орошается сверху спец подобранным компон-ом С, менее летучим и соответственно более высококипящим чем ком-ты А и Б. Компон-т Б хорошо растворим в С, в то время когда А и С взаимно не растворимы. В рез-те компон-т С экстрагирует компон-т Б (более высококип-ий компон-т исх. смеси) из жидкой и паровой фаз. Смесь Б+С удаляется в виде кубового остатка, а в дистилляте получ-ся практически чистый компонент А. За процессом экстрак ректификации следует процесс разделения компонентов смеси Б+С во втор-ой ректификац-ой колонне. Из этой колонны в кач-ве дистиллята получают компон-т Б, более летучий чем С. Регинирированный таким образом компон-т С удал-ся снизу колонны и отправ-ся в первую для повторного использования. Т. о. добавка экстрагирующего компон-та влечет за собой необходимость проведения дополнительного процесса разделения.

Пример экст. ректифик-ии – это разделение смеси бензола (А) и циклогексана (Б) с использованием разделяющего компон- та фенола (С). Экстрактивная ректификация проводиться только непрерывным образом. (СХЕМА С ЛЕКЦИИ!)

Азеотропная ректификация.

Добавляют разделяющий компонент С, к-ый образует с одним из компон-в исх смеси (А или Б) азеотропную смесь, обладающий минимальной темпер-ой кипения. Образующаяся более летучая чем исх, азеотропная смесь отгоняется в качестве дистиллята, а дугой практически чистый компонент выводится с кубовым остатком. Иногда можно подобрать раз-ий компонентов таким образом, что он с одним из компонентов исх смеси будет давать азеотропную смесь с максимальной темпер-ой кипения. В этом случае азеотропная смесь будет удаляться в виде кубового остатка, а дистиллятом будет отводиться практически чистый компон-т исх смеси. (СХЕМА С ЛЕКЦИИ!)

На рис представлен вариант азеотропной ректиф-ии, когда образ-щаяся азеотропная смесь состоит из компон-в с резко отличающимся взаимной растворимостью при разных темпер-х.

Компоненты А и С находясь жид-ом виде прктически взаимно не растворимы. Поэтому дистиллят после охлаждения разделяется компонент А и С в отстойнике 2. Таким образом регинирируемый компон-т С после нагрева в подогревателе 3 возвращается на орошение в колонну 1.

В дефлегматоре колонны 1 конденсир-ся лишь часть паров смеси. А С необходимо для получения флегмы, а отальная их часть ожижается и охлаждается в холодильнике конденсатора 4 перед поступлением в отстойник 2.

Пример азеотропных смесей – это разделение смеси этилового спирта и воды где в кач-ве разделяющего компон- та исп-ся бензол. Процессы азетроп ректификации проводятся непрерывными и периодическими способами.

Адсорбция

1 Основные понятия и определения

Адсорбция - это процесс поглощения одного или нескольких компонентов из газовой смеси или жидкой фазой поверхностью твердого вещества.

Поглощающее твердое вещество-называют адсорбентом, а поглощенное вещество находящееся в газовой или жидкой фазе адсорбтивом, а после его перехода в фазу адсорбента - адсорбтом. Система адсорбент – адсорбт называют адсорбатом. Процес адсорбция отличается от процесса абсорбция так как поглощение в первом случае осуществляется по поверхности твердого вещества, а во втором случае

в объеме жидкого поглотителя.

2. Область применения метода

Каждый из рассматриваемых нами процессов имеют свою область применения где его использование имеет больший техноэкономический эффект.

Если например отходящие газы после абсорбции содержит некоторое количество загрязняющего вещества то после адсорбции их концентрация может быть равна практически нулю.

Применительно газочистке использования адсорбции экономически целесообразно лишь при небольших концентрациях загрязняющего вещества в исходной смеси, когда требуется достичь почти полного извлечения адсорбтива.

В тех случаях когда концентрация загрязняющего вещества экономически выгодно использовать на предварительном этапе очистку абсорбцию, а на последней стадии адсорбцию так как адсорбент быстро насыщается и требует регенерацию.

Окончательный выбор технологии очитки делается на основании сравнительного анализа техноэкономически показателей различных схем.

Процессы адсорбции нашли широкое применение в промышленности при очистке и осушке газов, очистке и осветление при равных сточных водах и технологических растворов, разделение смесей газов и паров в частности при извлечении летучих растворителей из их смеси с воздухом.

Часто после адсорбции поглощенные вещества выделяют из полотителя (Десорбция).

Кроме того процесс адсорбция часто сопутствует гетерогенному анализу когда исходные вещества сначало адсорбируется на катализаторы вступают в химическое взаимодействие, продукты реакции десорбируется.

Значение адсорбц процессов резко возрастает в наст время и в практике очистки прир и сточных вод в связи с ужесточением требований к их качеству.

Ад-цию для очитски сточных вод используют в основном для удаления токсичных комп-ов, красителей, радиоактивн элементов и др, поступление к-ых в прир водные объекты даже в небольш конц-ях окажут сущесвт влияние на водную экосистему.

3. Виды адсорбции

1)физическая характ-ся сохранением св-в адсорбента и адсорбта и вызывается силами межмолекулярного взаимодействия.

Внутри каждой фазы молекулы испытывают по всем направлениям одинаковой силы взаимного притяжения, а на границе раздела фаз эти могут быть различными.

Сорбируясь молекулы адсорбта частично насыщают поверхность адсорбента уменьшая ее своб энергию.Поэтому процесс ад-ции протекает самопроизвольно.

2)химическая ад-ция хар-ся хим взаимод-ем адсорбта и адсорбента, завершающемся образованием нового хим соединения на пов-сти адсорбента.

Оба вида ад-ции экзотермичны,однако если теплота физ ад-ции промышл газов и паров соизмеримо с их теплотой конденсации 85-125кдж/моль, то теплота хим ад-ции уже неск сотен кдж/моль.

Хим ад-ция протекает как правило с небольш скоростями и при выс темп-рах, когда физ ад-ция ничтожна мала.

Повышение темп-ры в каждом пр-се ад-ции зависит от теплоты ад-ции, массовой скорости газ потока, темп-ры проводности этого потока и адсорбента, кол-ва адсорбируемого вещ-ва и его конц-ции.

Т.к. адсорбц способность поглотителя падает с увелич темп-ры, экзотермичность обязат-но учитывается в инженер расчетах, а при больших тепловыделениях нах-ит свое отражение и в аппаратурном направлении процесса в виде охлаждении слоя адсорбента.

Пр-сы ад-ции хар-ся избирательностью и обратимостью.

Избирательность зависит от природы адсорбента и адсорбтива, а пред кол-вом жидкости завист еще от кон-ции в исх смеси и темп-ры, в случае газа-от давления.

При контакте адсорбента с газовой смесью или р-ром первоначально поглощаются все их комп-ты, но после насыщения пов-сти адсорбента в нее внедряется преимещественно молекулы с большей адсорбируемостью, вытесняя др молекулы.

Пр-сс ад-ции прекращается после заполнения активной пов-сти адсорбента молекулами адсорбта, т.е. до достижения равновесия системы.

Пр-сс ад-ции тем интенсивнее, чем больше пов-сть тв поглотителя, поэтому кол-во адсорбентов используют вещ-ва с разбитой пов-стью, образующиеся путем спец обработки или интеза тв материалов.

Благодаря большей уд пости адсорбентов возможно сравнит большие скорости ад-ции вещ-ва при малых конц-циях в исх смеси и практически полное их поглощение, что трудно осуществимо др технол методами.

4.Характеристика адсорбентов и их виды.

Адсорбенты хар-ся своей адсорбци или поглотит способностью, определяемый кол-во поглощенного адсорбтива ед-цей массы или объема адсорбента.

Оно зависит от природы вещ-ва, темпиратура давления концентрация поглощаемого вещества .

Максимально возможное адсор. способность при данных условиях называется - равновесной активностью которую определяют статических условиях.

Различают статическвную и динамическую активность.

Статическая ак.-максимальная активность достигнутая к моменту равновесия при данных условиях.

Динамическа аа.-характеизуется кол-м вещества поглоаемого адсорбентом в денамических условиях.

Статичеса актив больше динамической на 20%.

Важной хар-й адсор. яв-ся их уделная поверхность которая определяется пористостью.

Например в активных углях преоблодают Vобразная и щелевидные поры. На ряду с ними могут быть бутылкообразные поры с узкими входами. Кроме этого могут образовыватся закрытые поры. Адсорбенты имеют различные по диаметру поры: макропоры, переходные поры, микро поры, иногда выделяют субмикропоры.

Удельная поверхность макропор отнсительна очень мала поэтому на их стенках адсорбиуются ничтожное кол-во вещ-ств. Макропоры играют роль трансп каналов для адсорб молекул.

Размеры переходных пор значительно превышает размеры адсорбированных молекул. Поэтому в процессе адсорб оброзуются слои поглоенного вещ-ва. При это возможно оброзование в одной молекуле и в нескольких молекул. Размер микропор приближается к размерам адсорб молекул и адсорбции в микропорах приводит к заполнению в них объема.

Обычно микропоры пересекаются с макро и мезо порами что сохраняет растояние прохождения адсорбтивом и приводит к ускорению адсорбции.

Распределение пор по диаметрам в разных адсорбентах может сильно отличаться. В соответствии с этим различают : крупнопористые, и тонкопористые. Кроме того адсорбенты принято подразделять

на углеродные и неуглеродные которые дольше разделяются на природные и синтетических. Природные это активированные угли алюмосиликаты модернит клинотеалит. Синтетические это циолиты молекулярные сита силикогели и амберлиты. В промышленности в качестве поглотителя применяют активированные угли и адсорбенты. Активированные угли получают путем сухой перегонки различных углерод содержащих веществ и активированием полученных углей для повышения их пористости.

Активирование осуществляется прокаливанием активированных углей без доступа воздуха при темпиратуре 700 - 900 град а также другими спосабами. Для повышения активности углей в них часто перед обугливанием вводят активирующие добавки.

С развитие промышленного производства активированны углей в начале прошлого столетия приминение этого продукта непременно возростает. В настоящее время активированные угли используются во многих процессах технологии. Только акт угли позволяю удовлетворять постоянные требования чистоте питьевой воды. Удельная поверхность акт угле колеблится от 600- до 1700 м2 /гр.

Размеры гранул некоторых стандарт марок активир углей для адсорб газов и паров сотовляет 1-5мл. Приминение углей того или иного вида зависит от разновидности адсорбции в которых они используются.

Активированные угли подразделяют на: 1газовый - ипользуется для адсорбции газов и паров высогко летучих ве-ств.2- рекуперационное - применяется для поглощени паров поглотителяс целью возврата х в производства. 3 Обесцвечивюие- используют для обесцвечивания веществ и растворв. Активированные угли

лучше поглощают поры органических вещест чем воды. Онако с повышением влаги в активированных углях и спосоность поглотать пары органичеких ве-ств снижается. Главным недостатком это их горючесть а также невысокая мех прочность.

СИЛИКАГЕЛИ-это адсорбенты,к-ые предст собой продукты обезвоживания геля кремниевой кислоты.

Получают путем обработки р-ром силиката натрия,минер к-тами.

Уд пов-сть силикагеля 400-770м2/г, размер гранул 0,2-7мм, насыпная плоность 100-800 кг/м3.

Силикагели примен-ся для осушки газов.

Поглотит спос-сть силикагелей по отнош-ю к парам орг вещ-в сильно снижается в присутствии влаги.

Их дост-во:негорючесть,больш мех прочность по сравнению с акт углем.

ЦИАЛИТЫ

Большое внимание уделяется прир каркасным алюмосиликатам, особ-но из разновидности,называемые циалитами.

Эти адсорбенты предст собой как прир так и синтетич орг и неорг вещ-ва, к-ые явл-ся плотными алюмосиликатами катионов элементов 1 и 2 групп период сис-мы.

В кач-ве промышл адсорбентов примен-ся синтетич циалиты.

Относит недавно были получены циалиты, обладающие весьма однородной струтурой пор, размеры к-ых соизмеримы с адсорбир молекулами.

Эти циалиты проявляют молекулярно-ситовое д-ие,к-ое заключ-ся в их спос-сти не поглощать молеккулы, диаметры к-ых больше диам-ов пор.

Молекулярно-ситовом св-вами обладают некот прир цианиты, напр натриоли.

Мол-но-ситовое д-ие циалитов часо примен-т в практике для разделения неск вещ-в.

Циалиты отлич-ся выс поглотит спос-стью по отношению к воде и явл-ся высоко эффектив адсорбентами для осушки и очистки газов.

Мол-но-ситовое д-ие и многие др специф св-ва циалитов были эксперим-но установлены на образцах вулкан пород.

В посл время установлено шир распростр-ие вулканно-осадочных циалитов.

МОРДЕНТ

Размер пор 0,67-0,7 мм.

Прир цианиты относит химически стойки.

Насыпная плотность прир циалитов 850-900кг/м3.

Рамер гранул 2-5мм.

СИНТЕТИЧ СОРБЕНТЫ

Физ-хим и мех св-ва акт углей не всегда удовлетворяет совр технол треб-ям.

Они недостаточно прочны, а их регенерация возможна при условии соблюдения жестких требований.

Поэтому интенсивно ведется работа по созданию синт сорбентов.

Синт сорбенты получают сополимеризацией аром соед-ий.

Удается получить адсорбент с суммарным объемом пор 0,3 м3/г и площадью пов-сти 100м2/г.

При очитске сточных вод с целлюлохно бумажных предприятий от фенолов и кетонов это синт сорбент регенирируют водным спиртовым р-ром щелочи.

США выпускает неск марок синт адсорбентов типа амберлит-это гранулированные синт смолы,выс мех прочность к-ых обусловлена сильными поперечными связями.

Средний размер пор таких сорбентов 9-25нм,уд пов-сть 300 м2/г.

Такой размер эффективен для удаления нефтепродуктов из сточных вод.

Обычно амберлиты регенирируют промывкой NaOH, сульфатом натрия, ацетоном или хлороформом.

Адсорбенты на основе карбонизированных автопокрышек пока не производят промышл-стью несмотря на многочисл патенты с описанием эффектив способов получения адсорбентов из этого сырья.

В посл время значит влияние удел-ся изучению принципиально новых углеродных адсорбентов с улучшен технолог хар-ками-углеродные волокнистые материалы(УВМ).

Сырье для получения УВМ явл-ся полимеры.

УВМ получают термообработкой искуств волокон,диаметром 2-12мкм в потоке инертных газов при t=600-1000 градусов с абгаром 12-53 %.

Для УВМ характерна полидисперсная пористая структура, осн размер пор 0,3-5 нм.

Суммарный объем пор достигает 1,5 см3/г.

При этом 0,5 см3/г приходится на микропоры радиусом 0,29-0,68 нм.

Войлоки из УВМ обладают достаточно выс мех прочностью.