ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Разделение путем поглощения твердым телом из "Новый справочник химика и технолога Процессы и аппараты Ч1" К основным видам промышленных адсорбентов с заданной пористой структурой относят активные угли, силикагели, активный оксид алюминия, цеолиты (природные и синтетические), пористые стекла, природные глинистые материалы, а также смешанные адсорбенты. Адсорбенты классифицируют в зависимости от размеров пор микро- (эффективный радиус от 0,5 до 1,0 нм), мезо- (эффективный радиус от 1,5 до 100-200 нм) и макропоры (эффективный радиус более 100-200 нм). К важным характеристикам адсорбентов относят также величину удельной поверхности (от долей до нескольких сотен м /г) и суммарный объем пор (см /г). [c.42] Пористые активные угли состоят в основном из углерода и являются продуктом преимущественно термической обработки различных видов органического сырья (торфа, углей, дерева, опилок, фруктовых косточек и др.). [c.42] Силикагель по своей химической природе является гидратированным аморфным кремнеземом с общей формулой 8Ю2 иНгО. Промышленные силикагели выпускают с широкой гаммой размеров пор, частиц, удельной поверхности и т. д. Существенное влияние на свойства силикагелей оказывают гидроксильные группы, покрывающие его поверхность и связанные с атомами кремния. [c.42] Активный оксид алюминия получают прокаливанием в различных термических режимах гидроксидов алюминия (тригидратов и моногидратов). [c.42] Цеолиты — это алюмосиликаты, содержащие в своем составе оксиды щелочных и щелочноземельных металлов. [c.42] Смешанные адсорбенты не являются механической смесью, а представляют собой продукт, например (золь— гель)-процессов, с использованием соединений различных элементов. [c.42] Путем выщелачивания натриево-боросиликатного стекла при воздействии кислот получают пористые стекла из основы удаляется борат натрия, а кремнеземный остов остается. [c.42] Природные глинистые адсорбенты включают минералы с регулярной (обычно слоистой) структурой. [c.42] Подробно методы получения и свойства адсорбентов даны в 14.1. [c.42] Одной из основных характеристик адсорбентов и адсорбционных взаимодействий является изотерма адсорбции. Брунауэром выделены пять основных типов изотерм адсорбции. Вид изотермы связан с пористой структурой адсорбента (см. 14.1). [c.43] Одним из перспективных направлений изменения и целенаправленного регулирования сорбционных характеристик промышленных адсорбентов является химическое модифицирование их поверхности. В основе указанного процесса лежат химические реакции гидроксильных групп на поверхности твердофазной пористой матрицы (по механизму электрофильного или нуклеофильного замещения) с подводимыми к ним реагентами-модификаторами. Замещение гидроксилов или протона в гидроксилах на другие функциональные группы (аминные, сульфидные, фосфор-, ванадий-, хром-, титансодержащие и др.) позволяет в широких пределах регулировать активность сорбента по отношению к разным адсорбатам, создавать адсорбенты с избирательными характеристиками и с новыми свойствами. Среди новых методов модифицирования наиболее перспективным является метод молекулярного наслаивания, обеспечивающий поатомную химическую сборку на поверхности твердого тела мономолекулярных и многослойных поверхностньгх наноструктур. Аппаратурное оформление процесса молекулярного наслаивания в установках проточного типа и при пониженном давлении рассмотрено в 14.1. [c.43] Адсорбенты находят широкое применение для очистки газовых и жидких сред в различных отраслях промышленности химической, электронной, пищевой, медицинской и др. (см. 14.1, 14.3). [c.43] Промышленные установки для реализации адсорбционных процессов, виды которых определяются свойствами адсорбентов (механической прочностью, химической стойкостью, возможностью регенерации и др.), подразделяются на аппараты периодического и непрерывного действия. Традиционно адсорбционные процессы являются периодическими. Адсорбер с неподвижным слоем адсорбента после насыщения последнего адсорбатом переключается на стадию десорбции. При этом рабочий цикл может включать ряд дополнительных стадий нагрев и охлаждение адсорбента, его замену, регулирование давления и др. [c.43] Существуют процессы с движущимся слоем адсорбента в реакторе. При этом определяющим является механическая прочность материала. Применяют тавсже аппараты с псевдоожиженным слоем адсорбента. [c.43] В горизонтальном адсорбере высота слоя адсорбента составляет около половины его диаметра. В таких конструкциях вследствие неравномерности распределения потоков по сечению аппарата ухудшается качество очистки. Горизонтальные адсорберы применяют в основном в тех случаях, когда не предъявляется жестких требований к степени очистки больших количеств газа. [c.44] Кольцевой адсорбер представляет собой двухслойную металлическую конструкцию, в которой адсорбент размещен между внешней и внутренней стенками цилиндрического вертикачьного аппарата. В некоторых типах адсорбционных аппаратов используют различные элементы с целью повышения их эксплуатационных характеристик. Для улучшения процесса теплообмена в адсорбере устанавливают теплообменные элементы или выполняют их в виде трубчатого теплообменника. С целью повышения плотности прилегания верхней решетки с сеткой к слою адсорбента и, как следствие, уменьшения истирания адсорбента в конструкции используют специальные прижимные устройства. [c.44] Адсорберы с движущимся слоем адсорбента представляют собой конструкции, разделенные на зоны с различными функциями в одной осуществляется стадия адсорбции, в другой — нагрев и десорбция поглощенных веществ, в третьей — охлаждение материала, который поступает вновь на стадию адсорбции. Для перемещения адсорбента установка снабжена специальным питателем и газлифтом. [c.44] Предложены непрерывные адсорберы, в которых адсорбент неподвижен, а перемещаются по аппарату зоны в соответствии с заданной программой. [c.44] Существуют различные конструктивные решения аппаратов с движущимся слоем адсорбента, а также аппаратов, работающих в режиме псевдоожижения. [c.44] Подробно аппаратурно-технологическое оформление адсорбционных процессов рассмотрено в 14.2. [c.44] Вернуться к основной статье