Жалпы мәліметтер

1 Жалпы мәліметтер.

Бу, газ, еріген  заттарды  қатты  немесе  сұйық  заттармен  сініру құбылысын  сорбция деп  атайды.

Сорбциянын  негізгі  түрлері.

1. Адсорбция  - заттын  фаза  көлемінен  фазалар   бөліну  бетінде  концентрлеуі,  қатты  сініргіш  бетінде   газ немесе  бу   молекулаларының   концентрлеуі.

Сініргіш – адсорбент,  ал сінірілетің  затты – адсорбтив(адсорбат) деп атайды. Мысалы,  улы немесе  зиянды  газдарды   активті  көмір арқылы сініру.

2.  Абсорбция – ол  қатты  немесе  сұйық  заттардың   барлық  көлемінде  газ  немесе  будын  сінірілуі.Мысалы: г\с (НСl\cy),  г\қ (Н₂\Pd). Қатты заттарда  газдар   диффузиясы  өте баяу  өткендіктен,  абсорбцияны аяқтау  үшін, көп уақыт қажет. 

3. Капилярды  конденсация  – сорбенттін  санылауларында  немесе  капилярларында  сұйық  фазанын пайда  болуы.  Мысалы:  силикогель, активтельген  көмірде   органикалық  заттын  буы   конденсациясы.  Табиғи  құбылыстарда  судын  топырақта өтуі, жинақталуы, ұсталуы.

4. Хемосорбция – газ,  бу , сұйықтар қатты  немесе  сұйық   сініргіштермен   әрекеттесіп,  нәтижесінде   беткі  химиялық   қосыластар пайда болады.  Мысалы.  Металдардын оттекті  сініруі,  платинанын  СО  сініреді,  этилен  – никелде сініріледі.

Адсорбция  мен хемосорбция  фазалардың  беткі  бөлігінде   жүреді. Бірақ  оларды  физикалық  және химиялық адсорбцияға бөледі.   Физикалық  адсорбцияда  адсорбаттан  адсорбентке  электрондардын  өтуі болмайды, ал  химиялық адсорбцияда  -болады, сол кезде жана  химиялық  беткі  қосылыс пайда болады.  Физикалық   адсорбция -  Ван-дер-Вальс  күштері, немесе    молекулааралық  күштер арқылы   өтеді.  Олар  зарядталған  молекулалар  арасында  болады,  күштердің  энергиясы  өте аз.

Химиялық  адсорбция  - химиялық  күштер (иондық,  ковалеттік) арқылы  болады.  Олардын  энергиясы  В-д-В  күштерден  салыстырғанда  көп, яғни  ф.а. энергиясы   мен  адсорбция жылуы (10 ккал/моль) аз  х.адсорбциямен    (100 ккал/моль)  салыстырғанда.

Адсорбциясға қарсы   құбылыс  - десорбция.

Физикалық адсорбция –  десорбция   қайтымды процесс, ал  химиялық  адсорбция -  қайтымсыз  немесе  қайтымды  болса   десорбцияланған   заттын   адсорбцияланатын   зат  басқа болады.  Мысалы: (СО/Pt, Pt /СО₂,)

Адсорбциялық процестердің жүруі  олардың статисткасымен және кинетикасымен  сипатталады.

Адсорбция статистикасы, яғни сұйық немесе газ фазалар аралығындағы тепе теңдік, ол ұзақ уақыт бойы фазалар орнаған тепе теңдік жағдайын анықтайды. Фазалар арасындағы тепе теңдік компоненттің және сіңіргіштің термодинамикалық қасиеттерімен анықталады және қысым, температураға, бір фазанын құрамына тәуелді.

Адсорбция кинетикасы, яғни массаалмасу процесінің жылдамдығы, процестің қозғаушы күшімен (яғни жүйенің тепе тендікті күйден ауытқу дәрежесімен), сіңіргіш, компонент және инертті газ қасиеттерімен, сондай ақ фазалар (абсорбциялық аппарат құрылысымен және оның жұмысының гидродинамикалық режимімен) әдісімен анықталады. Адсорбциялық аппараттарда қозғаушы күш олардың ұзындығымен өзгереді және фазалар қозғалысы түріне (тура ағын, кері ағын және т.б.) байланысты. Мұнда үздіксіз немесе сатылы контакт жүзеге асу мүмкін. Үздіксіз контактті абсорберлерде фазалар қозғаласының сипаты аппарат ұзындығы бойынша өзгермейді және қозғаушы күшінің өзгерісі үздіксіз жүреді. Сатылы контактті абсорберлер газ және сұйықтық пен ретпен қосылған бірнеше сатыдан тұрады. Мұнда қозғаушы күші бір сатыдан екіншіге өткенде күрт өзгереді.

Өнеркәсіпте адсорбцияның жүргізілуі десорбциямен және десорбциясыз жүруі мүмкін. Егер десорбциясыз жүрсе, онда сіңіргіш бір  рет қолданылады. Адсорбция нәтижесінде  дайын өнім, жартылай өнім немесе абсорбция  газдарды санитарлық тазарту мақсатымен жүргізілсе, канализацияға жіберілетін  қалдық ерітінді алынады.

Адсорбция мен десорбция қосындысы сіңіргішті көп рет қолдануға және адсорбцияланған  компонентті таза күйде алуға  мүмкіндік береді. Ол үшін адсорберден  шыққан ерітіндіні десорбцияға жібереді, онда компоненттің бөлінуі жүреді және де регенерленген ерітіндіні қайтадан абсорбцияға жібереді. Осындай схемада (айналым процесс) сіңірілігіш  және адсорбер — десорбер — адсорбер жүйесінің айналады.

Кейбір  жағдайда (аз бағалы сіңіргіш болғанда) десорбция жүргізу процесінде сіңіргіштерді  көп ретті қолдануға тиім салынады.  Мұнда десорберде регенерленген  сіңіргішті канализацияға тастап, абсорберге жаңа сіңіргішті жібереді. Десорбцияға  жайлы жағдайлар, абсорбцияға жайлы  жағдайларға кері. Десорбцияны жүргізу  үшін, газды фазаға компонент бөліну үшін оның ерітінді үстіндегі қысымы жоғары болу керек. Адсорбциясы қайтымсыз  химиялық реакцияларымен қоса жүретін  сіңіргіштер десорбция жолымен  регенерацияға түспейді.  Осындай  сіңіргіштердің регенерациясын тек  химиялық жолмен жүргізуге болады.

2. Химиялық  өнеркәсіпте адсорбциялық процестердің  қолдану аймақтары. 

1. газды  сұйықпен сіңіру жолымен дайын  өнім алу. Мысал ретінде: күкірт қышқылы өндірісінде S0₃ абсорбциясы, азот оксидтерінің сумен (азот қышқылы өндірісі) немесе сілтілік ерітінділермен (нитраттар өндірісі) абсорбциясы. Бұл жағдайларда абсорбция десорбциясыз жүреді.

2. Қоспадағы бір немесе бірнеше  бағалы компоненттерді алу үшін  газ қоспаларын бөлу.Бұл жағдайда қолданылатын сіңіргіштің бөлінетін компонентке сіңіргіштік қасиеттері жоғары, ал газ қоспасының құрамды бөліктеріне төмен болу керек (таңдамалы немесе селективті адсорбция). Мұнда адсорбцияны десорбциямен бірге айналым процесте жүргізеді

3. Зиянды компонент қоспаларынан  газды тазарту. Мұндай тазарту газдар өндірісінде рұқсат етілмейтін қоспаларды жою үшін қолданады (мысалы, мұнай және кокс газдарын H₂S тазарту, аммиак өндірісіндегі азотсутекті қоспаны С0₂ және СО тазарту, контакті күкірт қышқылы өндірісіндегі күкіртті газды кептіру). Осыдан басқа, атмосфераға бөлінетін газдардың санитарлық тазартуын жүргізеді (мысалы, отынды газдардың SO₂ тазарту; абгазды С1₂ тазарту; минералды тынайтқыштар өндірісінде бөлінетін газдарды фторлы қосылыстардан тазарту).

Көрсетілген жағдайда алынатын компонент одан әрі  қолданылады,  сондықтан оны десорбция  жолымен бөліп алады немесе ерітіндіні сәйкес өндеуге жібереді. Кейде, егер алынатын компонент мөлшері өте  аз болса және сіңіргіш бағалы емес болса, абсорбциядан кейін ерітіндіні канализацияға жібереді.

4. Газ  қоспасынан бағалы компоненттерді  ұстау (Улавливание),оны болдырмау ұшін, сондай ақ санитарлық мақсатымен жүргізеді, мысалы, ұшқыш ерітінділер рекуперациясы.

Газды қоспаларды бөлу үшін, газдарды тазарту  үшін және бағалы компоненттерді ұстау  үшін абсорбциямен бірге басқа да әдістер: адсорбция, терең суыту  және т.б. қолданады. Әдісті таңдау техника  экономикалық мақсатымен анықталады. Әдетте абсорбция компонентті толық  бөліп алуды талап етпесе қолданылады.

Бақылау сұрақтары:

1. Қандай құбылыстарды беттік деп атайды?
2. Сорбцияның негізгі түрлері.
3. Хемосорбциялық  үрдістің  сипаттамасы?
4. Адсорбция кинетика мен статика деп нені атайды?
5. Химиялық өнеркәсіпте адсорбциялық процестердің қолдану аймақтары

Ұсынылған әдебиеттер: