Az adszorbensekre vonatkozó követelmények - stadopedia
A szilárd adszorbensek jellemzői.
Adszorbensekként leggyakrabban szénszorbensek (fa vagy csontszén, grafitizált zsírsav GTS), bentonit-agyagok, szilikagél, zeolitok és mások.
A szén-szorbenseket mindenféle nyersanyagból nyerik, amely bizonyos körülmények között szilárd szén maradékot (fosszilis szén, tőzeg, fa, dióhéj, gyümölcs csontok és állati csontok) adhat. A legjobbak a kókusz héjból és a kajszibarack kernelekből nyert szén.
A szén-szorbensek adszorpciós kapacitásának növelése céljából ezek aktiválódnak, magas hőmérsékleten vízgőz és szén-dioxid jelenlétében tartva. Az aktiválási folyamat során a gyújtópor, amely kitölti a szén pórusait, elalszik, az adszorbens fajlagos felülete, következésképpen az adszorpciós kapacitása nő.
Az aktivált szén fajlagos felülete, beleértve a pórusainak felületét, elérheti az 1000 m 2 / g értéket.
Carbon szorbenseket használnak a víz, az élelmiszer-tömegek tisztítására; a gázok tisztítása és szétválasztása; az orvostudományban.
A szilikagélt a poliszilinsav zselé szárításával nyerik; kémiai összetétele SiO2. Porózus szemcsék formájában készül, a fajlagos felület nagysága
Bentonitok - savas agyag által előzetesen aktivált, szirupok, gyümölcslevek, növényi olajok tisztítására.
Porózus üveg keletkezik, amikor az alkálifém- és alkáliföldfémeket eltávolítják a szemüvegről.
Zeolitok (görög "forráskőből" fordítva, mivel fűtöttek a duzzadásra) - természetes és szintetikus alumínium-szilikát anyagok. Kristályszerkezetüket a tetraéder [SiO 4] 4- és [AlO4] 5 képzi. egyesítik a közös csúcsokat egy háromdimenziós keretben, amelyet üregek és csatornák áttörnek, amelyekben az I., II. csoportba tartozó vízmolekulák és fémkationok vannak.
A zeolitok adszorpciós tulajdonságai a víz ürülékének (melegítéssel) történő eltávolítását követően mutatkoznak. A különböző fajtájú zeolitok szigorúan meghatározott méretűek az üreg és a csatornák bejáratához. Ezért ezeket "molekuláris szitaként" is nevezik abból a képességből, hogy csak bizonyos komponenseket képesek sorbakolni.
Kőolaj szénhidrogének izolálására és tisztítására; gázok tisztítása, szárítása és elválasztása (beleértve a levegőt is); freonok szárítása; radioaktív elemek kitermelése.
A szilárd adszorbensek porózusak és nem porózusak.
Az adszorbens porozitás mértékét a Vn összes pórustérfogatarány és az adszorbens Vads teljes térfogatának aránya határozza meg
A pórusmérettől függően makroporózus, mezopórusos és mikroporózus adszorbenseket különböztetünk meg.
3. táblázat
Aktivált szén, zeolitok, porózus üveg
Az adszorbens porozitása nagy jelentőséggel bír az adszorpció szempontjából: minél magasabb, annál nagyobb a fajlagos felület és annál nagyobb az adszorpciós kapacitás. Ez azonban csak akkor igaz, ha az adszorbens molekulák kicsiek és könnyen behatolnak a pórusokba, azaz E. arányosak a pórusok méretével.
Vannak poláris (hidrofil) és nem poláris (hidrofób) adszorbensek.
Poláris (jól nedvesített vízzel) - szilikagél, zeolit, agyag, porózus üveg; nem poláris (a víz nem nedves) - aktív szén, grafit, talkum, paraffin.
Az adszorbensekre vonatkozó követelmények:
1) nagy fajlagos felület (csiszolással, a felület aktiválásával, egy vékony réteg adszorbens felhordása porózus felületre (kerámia, tégla));
2) mechanikai szilárdság, hő- és kémiai stabilitás;
3) alacsony ár;
4) a regenerálódás lehetősége.
Az adszorbensek kiválasztásának szabályai
Az adszorbens kiválasztásakor meg kell határozni az adszorbeált anyag típusát (poláris, nem poláris, felületaktív anyag). A poláris adszorbenseket nem szabad vizes oldatokból adszorpcióban használni, mert képesek az oldószer-víz adszorpciójára. Célszerű a nem vizes oldatokból való adszorpciót használni.
A nem poláros adszorbensek jól adszorbeálódnak vizes közegből.
A difenil-molekulákat bármilyen adszorbensre adszorbeálhatjuk. Ebben az esetben a poláris csoportok a poláris médiumra orientálják, a nem polárisokat a nempolárisra orientálva (15.
A képződött adszorpciós réteg megváltoztathatja a felület jellegét. Például a diphil molekulák adszorpciója egy vizes oldatból a szén felületének hidrofilizálódásához vezet, amellyel a szén vízzel nedvesíthető.
A Rebinder hatása. ha a felületaktív anyag adszorbeálódik, akkor az adszorbens és az oldószer közötti polaritáskülönbség csökken.
Az oldott anyag és az oldószer szétválasztásának mértéke annál nagyobb, annál nagyobb a polaritás különbsége.
Az adszorbens kiválasztásakor figyelembe kell venni az adszorbens molekulák méretét: a pórusátmérőnek meg kell haladnia a molekulák átmérőjét.