адморбция. АДСОРБЦИЯ. Адсорбция введение
 Скачать 6.61 Mb.
|
АДСОРБЦИЯВВЕДЕНИЕВследствие прогрессирующего антропогенного загрязнения атмосферы, обусловленного большим числом вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу производственными и сельскохозяйственными предприятиями, железнодорожным транспортом и автомашинами, проблема очистки воздушного бассейна чрезвычайно актуальна. Максимально допустимые концентрации загрязняющих веществ в воздухе городов нередко значительно превышают допустимые нормы, и единственным способом борьбы с быстро ухудшающим состоянием атмосферы является повсеместное использование установок очистки воздухаa) адсорбент (твердая фаза), b) адсорбат, c) адсорбтив (газовая фаза) Причиной возникновения процесса адсорбции являются силы притяжения, существующие между атомами, молекулами и ионами в твердом состоянии, позволяющие частицам на поверхности, притягивать и удерживать другие вещества - газы и жидкости. Адсорбируемая молекула газа задерживается на твердой поверхности, причем этот процесс сопровождается выделением тепла в количестве, часто близком к величине теплоты конденсации, то есть адсорбция всегда является экзотермическим процессом. Следовательно, при осуществлении адсорбции желательно охлаждение слоя адсорбента или предварительное охлаждение подаваемого газа.адсорбентыАдсорбенты, используемые для обработки газов в стационарных слоях, обычно гранулируются.При этом особое внимание уделяется размеру гранул, от которого зависит сопротивление газовому потоку.Для ожиженных и движущихся адсорбционных слоев большое значение имеет и твердость частиц адсорбента, поскольку в этих случаях желательно по возможности уменьшить истирание адсорбента и снизить расходы, связанные с введением дополнительных его количеств.Характеристика адсорбционного методаАдсорбционный метод являются одним из самых распространенных средств защиты воздушного бассейна от загрязнений. По всему миру ведены и успешно эксплуатируются сотни тысяч адсорбционных систем. Основными промышленными адсорбентами являются активированные угли, сложные оксиды и импрегнированные сорбенты. Активированный уголь (АУ) нейтрален по отношению к полярным и неполярным молекулам адсорбируемых соединений. Активированный уголь используют, в частности, для очистки газов от дурно пахнущих веществ, рекуперации растворителей и т.д. Оксидные адсорбенты (ОА) обладают более высокой селективностью по отношению к полярным молекулам в силу собственного неоднородного распределения электрического потенциала. Их недостатком является снижение эффективности в присутствии влаги. К классу ОА относят силикагели, синтетические цеолиты, оксид алюминия.СОРБЦИЯВ последние годы все более широкое применение получают волокнистые сорбционно-активные материалы. Мало отличаясь от гранулированных адсорбентов по своим емкостным характеристикам, они значительно превосходят их по ряду других показателей. Например, их отличает более высокая химическая и термическая стойкость, однородность пористой структуры, значительный объем микропор и более высокий коэффициент массопередачи. Установки, в которых используются волокнистые материалы, занимают значительно меньшую площадь. Масса адсорбента при использовании волокнистых материалов меньше, чем при использовании АУ в 15-100 раз, а масса аппарата в 10 раз.Сорбционный фильтр Волокнистые сорбционные материалы АДСОРБЕНТЫЕще 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. АКТИВИРОВАННЫЙ УГОЛЬНаиболее универсальным адсорбентом - активированный уголь, удельная поверхность единицы массы которого достигает 106 м2/кг.Активированный уголь и ряд других адсорбентов применяют для очистки газов от паров органических растворителей, удаления неприятных запахов и др.Его получают из скорлупы кокосового и других видов орехов, фруктовых косточек, битуминозных углей, твердой древесины, а также кокса и остатков процесса нефтепереработки. Активированный уголь - неспецифический адсорбент, который адсорбирует все газы, в том числе и влажные. Поэтому при использовании активированного угля необходимо учитывать, что помимо адсорбции того газа, содержание которого необходимо снизить, будут поглощаться и другие примеси.УГОЛЬНЫЕ ФИЛЬТРЫАдсорбционные угольные фильтры — улавливают практически все токсичные примеси воздуха с молекулярной массой более 40 атомных единиц. Однако, исследования и практика использования адсорбционных угольных фильтров, показали, что уголь практически не адсорбирует легкие соединения, к числу которых относятся такие типичные загрязнители городского воздуха как окись углерода, окислы азота, формальдегид. Таким образом, воздухоочистители, использующие угольные фильтры, оказались не эффективны для очистки воздуха городских помещений от его основных экозагрязнителей. Адсорбционная регенерационная система очистки воздуха «АРС – аэро»1 — Забор загрязненного воздуха 2 — Запорное устройство загрязненного воздуха 3 — Адсорбер 4 — Кассеты с адсорбентом 5 — Блок управления установкой очистки 6 — Вытяжной вентилятор 7 — Система воздухоподготовки 8 — Озонатор 9 — Запорное устройство озоно-воздушной смеси 10 — Блок термодеструкции озона 11 — Выход чистого воздуха 12 — Забор воздуха для синтеза озона Схема встраивания установки очистки воздуха в действующую систему вентиляции1- Система вентиляции без очистителя воздуха «АРС — Аэро» 2- Система вентиляции с очистителем воздуха «АРС — Аэро» в режиме десорбции. 3- Система вентиляции с очистителем воздуха " АРС — Аэро " в рабочем режиме очистки воздуха СХЕМА АДСОРБЦИОННОЙ ГАЗООЧИСТНОЙ УСТАНОВКИДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ МЕТОДАОбщие достоинства адсорбционных методов очистки газов: 1) глубокая очистка газов от токсичных примесей; 2) сравнительная легкость регенерации этих примесей с превращением их в товарный продукт или возвратом в производство; таким образом осуществляется принцип безотходной технологии Недостатки большинства адсорбционных установок — периодичность процесса и связанная с этим малая интенсивность реакторов, высокая стоимость периодической регенерации адсорбентов. Применение непрерывных способов очистки в движущемся и кипящем слое адсорбента частично устраняет эти недостатки, но требует высокопрочных промышленных сорбентов, разработка которых для большинства процессов еще не завершена. ВЫВОДЫКачество адсорбционной очистки воздуха зависит от его температуры и влажности. С повышением температуры в адсорбере эффективность очистки снижается. С повышением влажности очищаемого воздуха качество его очистки снижается, содержание влаги в воздухе должно быть не более 80-85 %. Адсорбционные установки очистки воздуха и газа позволяют эффективно удалять многие вредные вещества органической и неорганической природы. Это, уже упоминавшиеся, аммиак, сероводород и другие сернистые соединения, фенолы, оксиды углерода и азота. Известно, что экономичность сорбционных технологий газоочистки и очистки воздуха зависит от возможности многократного использования используемых сорбентов. В связи с этим важное значение имеет разработка технологии регенерации сорбентов после их использования. |