Адсорбция

Адсорбция – самопроизвольный процесс поглощения (концентрирования) веществ из воды или газовой фазы поверхностью твердого поглотителя (адсорбента).

Сущность метода заключается в концентрировании примесей, содержащихся в воде, на поверхности твердого сорбента.

Вещество, поглощаемое в процессе адсорбции, называется адсорбтивом, а извлекаемый компонент, который перешел в адсорбированное состояние, – адсорбатом.

Различают физическую и химическую адсорбцию (или хемосорбцию). При физической адсорбции адсорбируемое вещество (адсорбтив или адсорбат) не взаимодействует химически с адсорбентом. Физическая адсорбция обратима. Обратный процесс называется десорбцией. Хемосорбция сопровождается образование химического соединения адсорбата с адсорбентом.

Адсорбцию широко применяют для глубокой очистки сточных вод от растворенных органических веществ после биохимической очистки, а также в локальных установках, если концентрация этих веществ в воде невелика. Данным методом проводится очистка от органическим веществ, которые биологически не разлагаются или являются сильнотоксичными.

Этот метод используется для очистки сточных вод от фенолов, ароматических и нитросоединений, ПАВ, пестицидов, красителей и др. Адсорбционная очистка широко применяется для очистки сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной, химической, нефтехимической, текстильной и других отраслей промышленности.

Метод адсорбционной очистки воды прост, эффективен и сравнительно дешев.

Адсорбционная очистка бывает:

• регенеративной, т.е. с извлечением из адсорбента уловленных им веществ и дальнейшем их использовании;

• деструктивной, при которой извлеченные из сточных вод загрязнения уничтожаются, как не имеющие технической ценности, иногда вместе с адсорбентом.

Эффективность адсорбции веществ из водных растворов зависит, в основном, от следующих параметров:

• химической природы поверхности адсорбента;

• величины поверхности адсорбента и ее доступности;

• химического строения извлекаемого компонента;

• состояния извлекаемого вещества в растворе в присутствии сильных электролитов.

Скорость процесса адсорбции определяются следующие факторы:

• концентрация извлекаемых веществ;

• природа и структура растворенных веществ;

• температура воды;

• вид и свойства адсорбента.

При увеличении температуры системы активность адсорбента уменьшается, т.к. процесс адсорбции сопровождается выделением теплоты.

Процесс адсорбции складывается из трех стадий:

• перенос вещества из сточной воды к поверхности зерен адсорбента (внешнедиффузионная область);

• собственно адсорбционный процесс;

• перенос вещества внутри зерен адсорбента (внутридиффузионная область).

Скорость собственно адсорбции велика и не лимитирует общую скорость процесса. Следовательно, лимитирующей стадией может быть внешняя диффузия, либо внутренняя диффузия. В некоторых случаях процесс лимитируется обеими этими стадиями.

Преимущества адсорбционного метода очистки сточных вод:

• высокая эффективность при малой концентрации примесей в воде, т.е. в случаях, когда использование других методов становится экономически нецелесообразным или вообще невозможным;

• возможность регенерации адсорбированных примесей;

• очистка сточных вод, содержащих несколько загрязняющих веществ.

С технико-экономической точки зрения, адсорбция весьма эффективна для извлечения из сточных вод ценных продуктов с целью использования их в замкнутом цикле основного производства.

Степень адсорбционной очистки достигает 80–95% и зависит от химической природы адсорбента, величины адсорбционной поверхности и ее доступности, от химического строения вещества и его состояния в растворе.