Лекция 9

XVII. Адсорбция

1. Общие сведения

2. Характеристики адсорбентов и их виды

3. Десорбция

4. Устройство адсорберов и схемы адсорбционных установок

5. Ионообменные процессы

1. Общие сведения

Под адсорбцией мы будем понимать процесс поглощения одного или нескольких компонентов из газовой смеси или раствора твердым веществом — адсорбентом. Поглощаемое вещество носит название адсорбата, или адсорбтива.

Процессы адсорбции (как и другие процессы массопередачи) избира­тельны и обычно обратимы. Благодаря их обратимости становится возмож­ным выделение поглощенных веществ из адсорбента, или проведение про­цесса десорбции.

Механизм процесса адсорбции отличается от механизма абсорбции, вследствие того, что извлечение веществ осуществляется твердым, а не жидким поглотителем. Каждый из этих сорбционных процессов имеет свои области применения, где его использование дает больший технико-эконо­мический эффект.

Адсорбция применяется главным образом при небольших концентра­циях поглощаемого вещества в исходной смеси, когда требуется достичь практически полного извлечения адсорбтива. В тех случаях, когда концен­трация поглощаемого вещества в исходной смеси велика, обычно выгоднее использовать абсорбцию.

Процессы адсорбции широко применяются в промышленности при очи­стке и осушке газов, очистке и осветлении растворов, разделении смесей газов или паров, в частности при извлечении летучих растворителей из их смеси с воздухом или другими газами (рекуперация летучих рас­творителей) и т.д. Еще сравнительно недавно адсорбция применялась в основном для осветления растворов и очистки воздуха в противогазах. В настоящее время ее используют для очистки аммиака перед контактным окислением, осушки природного газа, выделения и очистки мономеров в производствах синтетического каучука, смол и пластических масс, выде­ления ароматических углеводородов из коксового газа и для многих дру­гих целей. В ряде случаев после адсорбции поглощенные вещества выде­ляют (десорбируют) из поглотителя. Процессы адсорбции часто сопутст­вуют гетерогенному катализу, когда исходные реагенты адсорбируются на катализаторе, а продукты реакции десорбируются, например, при катали­тическом окислении диоксида серы в триоксид на поверхности платино­вого катализатора и др.

Значение адсорбционных процессов сильно возросло за последнее время вследствие расширения потребности в веществах высокой чистоты.

Различают физическую и химическую адсорбцию. Физическая адсорбция обусловлена взаимным притяжением молекул адсорбата и ад­сорбента под действием сил Ван-дер-Ваальса и не сопровождается химиче­ским взаимодействием адсорбированного вещества с поглотителем. При химической адсорбции, или хемосорбции, в результате химической реакции между молекулами поглощенного вещества и поверх­ностными молекулами поглотителя возникает химическая связь.

При поглощении паров адсорбция иногда сопровождается заполнением пор адсорбента жидкостью, образующейся в результате конденсации паров (капиллярная конденсация). Конденсация происходит вследствие понижения давления пара над вогнутым под действием сил по­верхностного натяжения мениском жидкости в капиллярах.