ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Адсорберы из "Адсорбция - процесс с неограниченными возможностями" Историю адсорбции, как технологического процесса, следует начать с конца )0/1П в. Именно в это время два выдающихся ученых-аптекаря сделали открытия, которые положили начало отсчету. Аптекарь из Штральзунда (Германия) и действительный член Шведской Академии наук Карл Шееле установил, что древесный уголь поглощает газы. Аптекарь из Петербурга, а впоследствии русский академик Товий Ловиц повторно обнаружил забытое осветляющее действие угля на вино, дал ему разумное для своего времени объяснение. Он заложил основы современной адсорбционной техники, установив, что предварительно измельченный и прокаленный уголь повьш1ает эффективность обесцвечивания. [c.21] Открытие Шееле оказалось преждевременным прощло более 100 лет прежде чем возникла адсорбционная очистка газов. Открытие Ловица — на редкость своевременным. Уже через 9 лет — срок, который примерно соответствует среднему сроку внедрения научно-технических разработок в современной химической промышленности —дмвесным углем, приготовленным по методу Ловица, стали очищать сахарные сиропы. [c.21] Развитие адсорбции, как и других областей техники, теснейшим образом связано с военными ситуациями. Это относится даже к такому мирному продукту, как сахар. В годы наполеоновских войн Франция ввела так называемую континентальную блокаду и прервала поступление сахарного тростника в Европу. Французские крестьяне стали выращивать сахарную свеклу, но качество получаемого из нее сахара было низким. Адсорбционная очистка сахарных сиропов позволила улучшить и вкус, и белизну продукта. [c.21] В конце XIX в. в число промьпиленных адсорбентов вошли истинные минеральные адсорбенты — природные глины, или, как их иногда назьшают, отбельные земли. Они применялись в основном для осветления жидких нефтепродуктов, в первую очередь, смазочных масел. По своей химической природе отбельные глины — кристаллическое алюмосиликаты магния со слоистой (бентонитовые глины) или жесткой (природные цеолиты) структурой. Предпочтение отдавалось последним, так как они не нуждались в предварительной активации. [c.22] В те давние времена методы определения структуры кристаллов еще не были известны, и идентифицировать применяемый материал можно было по его происхождению или области применения. Поэтому названия отбельных глин сегодня звучат, как названия опорных пунктов эпохи великих географических открытий испанская земля, фуллерова земля и т.п. Земля, на старом химическом языке — оксид. Следовательно, испанская земля — природный оксид, добываемый в Испании и хорошо зарекомендовавший себя в практике очистки. Фуллерова земля — природная глина, которую предпочитали сукновалы для очистки шерсти от жира (по-английски, the fuller —сукновал). [c.22] Перечисленные вьпие процессы относятся к процессам очистки жидких сред. Все они основаны на использовании одних и тех же или мало различающихся адсорбентов. Все осуществляется в аппаратах емкостного типа, естественным прототипом которых служил кухонный горшок. Такое подобие признаков случайным не назовешь. В сущности, речь идет о разных приложениях одного и того же метода. [c.22] Капля чернил, добавленная в стакан с водой, равномерно окрасит воду за срок, превышающий 2-3 ч. Слабое перемешивание сократит время до нескольких минут, умеренное — до долей минут. Представим себе столь энергичное перемешивание воды, при котором равномерная окраска установится мгновенно. Такой ритм перемешивания называют режимом идеального смешения, а аппарат — реактором идеального смешения. Конечно, режим идеального смешения практически обеспечить невозможно, но и идеальный газ не существует, и геометрическая то жа — тоже абстракция. Значение режима идеального смешения для теории химических реакторов такое же, как идеального газа для теории состояния газов. С помошью идеализированных объектов легче обсуждать основные закономерности поведения систем. [c.23] Мы получили для реактора идеального смешения уравнение, связывающее текущие концентрации вещества в двух фазах системы в растворе и в адсорбенте, В неидеальном реакторе оно по форме будет таким же, но вместо одинаковых во всех точках аппарата концентраций си а в него будуг входить средние концентрации. Их расчет или определение представляют значительные трудности, преодоление которых уведет нас в сторону от адсорбции. Потому остановимся на несложном соотношении (5), тем более, что принципиальную сторону дела оно передает верно. [c.24] Такой важный параметр, как W/G, который позволяет, так сказать, повелевать законом природы, не должен оставаться безымянным. Назовем его нормой жидкости, так как он говорит о том, какой объем жидкости поступает в реактор в расчете на один объем адсорбента, и обозначим НЖ = ]У/0. Обратную величину следует назвать нормой твердой фазы (адсорбента) и обозначить НТ = О/Ш. [c.25] очевидно, должен быть таким, чтобы в системе раствор — адсорбент успело установиться состояние, близкое к равновесному. [c.25] Из рис. 10 видно, что движущая сила в ходе процесса не остается постоянной. По мере его протекания она уменьщается до тех пор, пока составы раствора и адсорбента не станут равновесными (точка В). Здесь течение процесса полностью прекращается, так как движущаяся сила обратилась в ноль. Мы снова и с другой точки зрения убедились в том, что самопроизвольный выход системы в зазер-калье кривой 2 невозможен. [c.26] Теория дает методы расчета средней движущей силы для интервала концентраций со с (или О -ь гг ). Произведение ее на коэффициент скорости процесса, который определяется свойствами среды, позволяет вычислить среднее количество вещества, поглощаемое в единице объема реактора в единицу времени. А отсюда уже совсем недалеко до вычисления объема аппарата. [c.26] Величина а входящая в уравнение (7), определяется сравнительно низкой остаточной концентрацией вещества в жидкой фазе, а поэтому невелика. При большой исходной концентрации примеси в растворе (со) и низкой величине адсорбции мала норма жидкой фазы. Следовательно, велик расход адсорбента. Эти негативные особенности усугубляются по мере повышения требований к степени очистки раствора. [c.27] Технология очистки жидких сред в реакторах-мешалках располагает приемом, смягчающим второй из недостатков. Он заключается в использовании каскада реакторов. Представьте себе два-три реактора. В первый входит раствор, в последний подается адсорбент. Раствор проходит каскад от первого аппарата к последнему. Дцсор-бент — от последнего к первому. Норма жидкости, естественно, возрастает, так как в первом реакторе каскада не следует стремиться к высоким степеням очистки раствора (ее обеспечивают последующие реакторы), и а сравнительно велико. [c.27] Но рационализация во многих отношениях сродни экстенсивному развитию. (Был один реактор, стало два, три.) В ходе нее, устранив одни недостатки, часто усугубляют другие. Так и у нас улучшив расходные показатели процесса, мы утратили его простоту. Нужен, следовательно, новый подход, новый метод организации процесса. [c.27] Год рождения нового метода известен точно 1915. Весной этого года немецкие войска вначале против французских и английских войск на реке Ипр, а затем против русских на реке Равка применили боевое отравляющее вещество. По месту первого применения оно бьио названо ипритом. [c.27] Ученым воюющих держав предстояло в кратчайшие сроки найти средство обороны против нового оружия. Оно было предложено петербургским профессором, химиком-органиком Н.Д. Зелинским. Человек с такой профессиональной ориентацией, казалось бы, должен был предложить химический метод обезвреживания отравляющих газов. Зелинский выбрал нечто совершенно иное — физическую адсорбцию. Правда, пишут (Б.М. Беркенгейм), что он не любил резкого разграничения химии на узкие участки и даже на ее химические дисциплины, но считал всю химию целиком единой частью естествознания и интересовался... физикохимическими проблемами и методами . [c.27] Угли в силу своей способности поглощать вещества сообразно их молекулярной массе (а отравляющие вещества — это, как правило, органические соединения, молекулярная масса которых в 5—10 раз превышает массу компонентов воздуха) по сей день остаются самым надежным и универсальным средством очистки органов дыхания. Методом организации процесса очистки стала фильтрация потока воздуха, содержащего отравляющее вещество, через неподвижньш слой (колонну) зерен адсорбента. [c.28] Вернуться к основной статье