3. Характеристики адсорбентов

Любое вещество, обладающее поверхностью, потенциально явля- ется адсорбентом. Однако в технике газоочистки используют твердые адсорбенты с сильно развитой поверхностью.

Удельная поверхность адсорбента - поверхность весовой или объ- емной единицы твердого тела - важнейшая его адсорбционная характе- ристика. Количество адсорбата, поглощаемое адсорбентом, пропор- ционально его удельной поверхности.

Кроме того, промышленные адсорбенты должны удовлетворять ряду требований: иметь большую адсорбционную емкость; обладать высокой селективностью; быть химически инертными по отношению к компонентам разделяемой смеси; иметь высокую механическую проч- ность; обладать способностью к регенерации.

Основными промышленными адсорбентами являются активиро- ванные угли, сложные оксиды и импрегнированные сорбенты.

Активированный уголь (АУ) нейтрален по отношению к поляр- ным и неполярным молекулам адсорбируемых соединений. Он менее селективен, чем другие адсорбенты, и является одним из немногих, пригодных для работы во влажных газовых потоках. Активированный уголь используют, в частности, для очистки газов от дурно пахнущих веществ, рекуперации растворителей и т.д.

Оксидные адсорбенты (ОА) обладают более высокой селектив- ностью по отношению к полярным молекулам в силу собственного не- однородного распределения электрического потенциала. Их недостат- ком является снижение эффективности в присутствии влаги. К классу ОА относят силикагели, синтетические цеолиты, оксид алюминия.

Импрегнированные адсорбенты (ИА) разделяют на три группы:

1. ИА, пропитанные химическим реагентом. Благодаря протека- нию химической реакции на таких ИА облегчается адсорбция трудно- адсорбируемых соединений. Например, введение йода улучшает ад- сорбцию на АУ паров ртути или этилена;

2. ИА, в которых пропитывающее вещество играет роль катали- затора глубокого окисления удаляемых примесей. Катализ обеспечива- ется, например, введением в АУ кислородсодержащих соединений, способствующих окислению примесей в бескислородных газах;

3. периодически активируемые ИА. Активацию проводят, напри- мер, путем циклического повышения температуры после завершения адсорбции примесей.

В последние годы все более широкое применение получают во- локнистые сорбционно-активные материалы. Мало отличаясь от гра- нулированных адсорбентов по своим емкостным характеристикам, они значительно превосходят их по ряду других показателей. Например, их

отличают более высокая термическая и химическая стойкость, одно- родность пористой структуры, значительный объем микропор и более высокий коэффициент массопередачи (в 10 - 100 раз больше, чем у зернистых сорбционных материалов). Установки, в которых использу- ются волокнистые материалы, занимают значительно меньшую пло- щадь. Масса адсорбента при использовании волокнистых материалов меньше, чем при использовании АУ в 15 -100 раз, а масса аппарата в 10 раз. Сопротивление слоя не превышает при этом 100 Па.

Следует отметить высокую эффективность очистки на активиро- ванных углях сотовой (ячеистой) структуры, обладающих улучшенны- ми гидравлическими характеристиками. Такие сорбенты могут быть получены нанесением определенных композиций с порошком АУ на вспененную синтетическую смолу или вспениванием смеси заданного состава, содержащей АУ, а также выжиганием наполнителя из смеси, включающей АУ вместе со связующим.

Еще одним направлением усовершенствования адсорбционных методов очистки является разработка новых модификаций адсорбентов

- силикагелей и цеолитов, обладающих повышенной термической и механической прочностью. Однако гидрофильность этих адсорбентов затрудняет их применение. Чтобы сделать силикагель гидрофобным, его модифицируют, например, высокомолекулярными органическими соединениями. В последние годы синтезированы высококремнеземные и сверхвысококремнеземные цеолиты (СВК-цеолиты), в которых от- ношение Si0₂: Al₂0₃ может достигать 100 и выше, что также повышает их гидрофобность.