КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Учебный вопрос № 1. Характеристики адсорбентов
Групповое занятия №2. Комплексная очистка и осушка воздуха синтетическими цеолитами
Адсорбцией называют концентрирование веществ на поверхности или в объеме микропор твердого тела. В процессе адсорбции участвуют, как минимум, два компонента. Твердое вещество, на поверхности или в объеме пор которого происходит концентрирование поглощаемого вещества, называется адсорбентом. Поглощаемое вещество, находящееся в газовой или жидкой фазе, называется адсорбтивом, а после того как оно перешло в адсорбированное состояние — адсорбатом. Любое твердое вещество обладает поверхностью и, следовательно, потенциально является адсорбентом. Однако в технике используют твердые адсорбенты с сильной внутренней поверхностью. Развитие внутренней поверхности в твердом теле достигается путем создания специальных условий в процессе его синтеза или в результате дополнительной обработки. Большинство промышленных адсорбентов отличается «ажурной» внутренней структурой, состоящей из пор различного размерa. При этом решающее влияние на адсорбционную способность и скорость поглощения оказывает содержание мелких пор в единице объема или массы адсорбента. В зависимости от размера поры подразделяются на три типа: микро-, переходные и макропоры. Иногда переходные поры называют мезопорами. Все адсорбенты в соответствии с преобладающим размером пор подразделяют на три предельных структурных класса: макропористые, переходнопористые и микропористые. Подавляющее большинство промышленных адсорбентов, применяемых для очистки газов и рекуперации паров (активные угли, силикагели), держат широкую гамму пор различного размера. Активный уголь — единственный гидрофобный из промышленных адсорбентов, и это качество предопределило широкое использование его для рекуперации паров, очистки газов и сточных вод. По размеру и форме частиц активные угли подразделяют на гранулированные и порошкообразные. Гранулированные угли изготавливаются обычно в форме цилиндриков диаметром от 5 мм, причем высота цилиндрика всегда больше диаметра. Гранулированные угли применяются главным образом на установках со стационарным слоем адсорбента при очистке и разделении технологических потоков. Порошкообразные угли состоят из частиц величиной менее 0,15 мм. Их используют исключительно для очистки веществ в жидкой фазе контактным способом, например для очистки сточных вод. Основные показатели активных углей приведены ниже: Плотность гравиметрическая, г/см3 гранул 0,3-0,6 порошка 0,2-0,4 кажущаяся гранул 0,6-0,9 истинная 1,9-2,1 Теплоемкость сухого угля кДж/(кг К) 0,84 ккал/(кГ °С) 0,2 Теплопроводность (при 30 °С) Вт/(м-К) 0,17—0,28 ккал/(м ч °С) 0,15—0,24 В зависимости от назначения угли подразделяются на газовые и осветляющие, отличающиеся характерной структурой пор. Газовые угли — микропористые, они предназначены для улавливания относительно плохо сорбирующихся компонентов (например, этилена) или паров, присутствующих в газах в небольшой концентрации. Кроме того, этот сорт углей может быть применен и для глубокой очистки воды от примесей веществ с небольшим размером молекул, например фенолов. В отечественной промышленности широко используются газовые угли типа СКТ. Они обладают большим объемом микропор (0,45—0,60 см3/г) и умеренно развитой переходной пористостью, обеспечивающей интенсивность. Осветляющие угли предназначены для поглощения относительно крупных молекул или микросуспензий из жидких сред. Они отличаются развитой переходной пористостью, удельная поверхность переходных пор составляет в среднем 150 м2/г. Адсорбционная способность слоя адсорбента ад характеризует количество вещества, поглощенного до момента «проскока» и отнесенное к массе загрузок всего адсорбера. Отношение динамической адсорбционной способности слоя к равновесной адсорбционной способности адсорбента называют степенью использования адсорбционной емкости слоя a.. Следовательно a = ад/ар С другой стороны, a определяется соотношением высоты слоя адсорбента L и высоты работающего слоя Lр: a = (L-jLр)/L При проектировании рекуперационных установок следует стремиться размеры адсорбера подбирать таким образом, чтобы величина a была не менее 0,8. Между временем защитного действия слоя (временем до «проскока» поглощаемого вещества) tпp и длиной адсорбера обычно существует строгая зависимость, определяемая формулой Шилова: tпр = kL-t0 где k - коэффициент защитного действия, показывающий, сколько времени задерживает 1 см слоя адсорбента в условиях стационарного режима поглощаемое вещество; t0 – потеря времени защитного действия, связанная с начальным периодом формирования кривой распределения адсорбата. Коэффициент защитного действия является обратной величиной скорости движения адсорбционной волны: k = l/U Величину работающего слоя Lр часто определяют по выходной кривой, отражающей нарастание концентрации примеси за слоем адсорбента во времени. Для этого используют формулу Майклса и Требла:
где ∆t - разность времени между появлением максимальной (равновесной) и проскоковой концентраций за сдоем; tp - время появления максимальной концентрации; j - фактор симметричности выходных кривых, связанный с недонасыщением концевого слоя адсорбера в стадии рекуперации. Отрицательной особенностью активного угля как адсорбента является его горючесть. В воздушной атмосфере окисление углей начинается при температурах выше 250°С. Однако известны случаи пожаров на углеабсорбционных установках при более низких температурах.. Загорание пирофорных соединений происходит при относительно низких температурах, и в слое они являются очагами воспламенения всей массы угля. Чтобы уменьшить пожароопасность, к углю при его изготовлении иногда добавляют до 5% силикагеля. Такой адсорбент называют силикарбоном.
Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 353; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |