Реферат тақырыбы: «Адсорбция және десорбция процестері»

Cорбция деп (латын тілінен sorbeo –сіңіру) қандайда бір затты (сорбтивті) басқа бір затпен (сорбитпен) сіңірудің кез –келген үрдісін атайды.Механизіміне байланысты сіңіруді адсорбционды, абсорбционды, хемосорбционды және копилярлы конденсациялы деп айырады. Сорбционды үрдістерді сорбцияны қолданып бірдейлі және бірдей емес жүйеден бөлу үшін қолданады.

Газ қоспаларынан газды (буды) немесе ерiтiндiден ерiген затты кеуектi қатты заттармен (адсорбентпен) сiңiру процесi адсорбция деп аталады. Адсорбция процесi сұрыпталушы және қайтымдылығымен ерекшеленедi. Әрбiр сiңiргiш қатты зат белгiлi бiр заттарды сiңiрiп, ал қалғандарын сiңiрiлмейтiн (немесе өте аз мөлшерде сіңiредi) қасиетке ие болуы оның сұрыптаушылығын анықтайды. Сiңiрiлген зат барлық уақытта десорбция процесi арқылы сiңiргiштен ажыратып алыну қасиетi оның қайтымдылығын анықтайды.

Адсорбция процесi өндiрiсте газдарды құрғатуда және тазалауда, ерiтiндiлердi тазалауда және мөлдiрлендiруде, булы немесе газды қоспаларды ажыратуда (мысалы, ауадағы ұшқыш ерiткiштердi немесе газдарды) және т.б. кеңiнен қолданылады.

Адсорбция процесi химия өндiрiсiнде аммиакты тазалауда, табиғи газды құрғатуда, синтетикалық каучук өндiрiсiнде мономерлердi тазалауда және ажыратуда, кокстi газдан ароматты көмiрсутектерiн бөлiп алуда және т.б. мақсаттарда пайдаланады.

Адсорбция екi түрлi болады:

1. Физикалық;

2. Химиялық (хемосорбция).

Физикалық адсорбция адсорбат және адсорбент молекулаларының арасындағы Ван-Дер-Ваальс күшi әсерiнен өзара тартылуы нәтижесiнде өтедi де, химиялық әрекеттеспейдi.

Химиялық адсорбцияда сiңiрiлетiн зат молекулалары мен сiңiргiштiң беттiк молекулалары арасында химиялық байланыс болады. Булар сiңiрiлгенде адсорбент кеуектерi будың конденсатымен (сұйықпен) толтырылады. Адсорбент ретінде заттың массасының бірлігінде үлкен меншікті бетке ие болатын кеуекті қатты заттар пайдаланылады. Адсорбеттердің кеуектерінің диаметрі бойынша үш түрлі болады:

1. Макро кеуектер (d > 2·10-4 мм)

2. Өтпелі кеуектер (d = 6·10-6 ÷ 2·10-4 мм)

3. Микрокеуектер (d < 6·10-6 мм)

Адсорбция процесінің кеуектер өлшемдерімен анықталады. Макрокеуектердің меншікті беті аз, сондықтан олардың қабырғасына өте аз зат сіңіріледі. Олар сіңірілетін молекулалар үшін тасымалдау канал ролін атқарады. Өтпелі кеуектердің өлшемдері сіңірілетін молекулалар өлшемдерінен үлкен болады және адсорбция процесінде сіңірілген заттың қабаттары пайда болады. Қабаттың қалыңдығы бір молекулуға (моно молекулалық адсорбция) немесе бірнеше молекулаға (полимолекулалық адсорбция) тең болуы мүмкін. Микрокеуектердің өлшемдері сіңірілетін заттың молекуласына жақын болады және адсорбцияда олардың көлемі толтырылады. Осының салдарынан микрокеуектердің бетінде сіңірілген заттың қабаты болады деген болжамның физикалық мәні болмайды. Абсорбенттер олардың масса немесе көлем бірлігіндегі адсорбтивтің концентрациясымен анықталатын сіңіргіштік қабілетімен сипатталады. Сіңіргіштік қасиеті температураға, қысымға және сіңірілетін заттың концентрациясына байланысты.

Адсорбеттер статикалық және динамикалық сіңіргіштікпен сипатталады. Біраз уақыт өткеннен кейін адсорбент сіңірілетін затты толығымен сіңіре алмайды. Сондықтан адсорбент қабатынан сіңірілетін заттың өтуі байқала бастайды. Сол сәттен бастап сіңірілетін заттың аппараттан шығатын газды қоспадағы концентрациясы тепе-теңдік орнағанға дейін көбейеді. Адсорбция басталғаннан сіңірілетін заттың өтуіне дейінгі уақытаралығында адсорбеттің масса немесе көлем бірлігімен сіңірілген заттың мөлшері оның динамикалық сіңіргіштігін анықтайды. Ал адсорбция басталғаннан тепе-теңдік орнағанға дейін уақыт аралығында адсорбеттің масса немесе көлем бірлігімен сіңірілген заттың мөлшері, оның статикалық сіңіргіштігін анықтайды. Динамикалық сіңіргіштік барлық уақытта статикалық сіңіргіштен аз болады, сондықтан адсорбент мөлшері динамикалық сіңіргіштік бойынша анықталады. Өндірісте сіңіргіштер ретінде, ең басты түрде, активтелген көмірлер, силикагельдер, цеолиттер пайдаланылады.

Активтелген көмірлерді әртүрлі көміртекті заттарды (ағаш, көмір, сүйектер және т.б. ) құрғақ айдау жолымен алады. Соңынан активтеу арқылы кеуектілігін көбейтеді.

Силикагельдер - кремний және алюминий қышқылдар гельдерін сусыздандырудың өнімдері. Олар натрий силикаты ерітінділерін минералды қышқылдармен өңдеу арқылы алынады.

Цеолиттер – табиғи, ал соңғы уақытта кең таралған синтетикалық алюмосиликаттар. Цеолиттер кеуектерінің өлшемінің біркелкілігімен ерекшеленеді, сондықтан сіңіргіштік қабілеті жоғары.