Download
1 / 18
240 likes | 526 Views
ADSZORPCIÓ. Készítette: Varga István VEGYÉSZETI-ÉLELMISZERIPARI KÖZÉPISKOLA CSÓKA varga.i @neobee.net. Defin í c ió:. Adszorpciónak nevezzük azt az anyagátbocsátási műveletet, amely során szilárd anyag felületén gázt, gőzt, vagy folyadékot kötünk meg.
E N D
ADSZORPCIÓ Készítette: Varga István VEGYÉSZETI-ÉLELMISZERIPARI KÖZÉPISKOLA CSÓKA varga.i@neobee.net
Definíció: Adszorpciónak nevezzük azt az anyagátbocsátási műveletet, amely során szilárd anyag felületén gázt, gőzt, vagy folyadékot kötünk meg. A szilárd anyagot, amely a megkötést végzi, adszorbensnek, míg a megkötött anyagotadszorptívumnak, vagy adszorbátumnak nevezzük.
Alkalmazása: • Gázok tisztítására és szárítására, • Folyadékok tisztítására és derítésére, • Gáz- és gőzelegyek szétválasztására, • llékony oldószergőzök kinyerésére levegőből, vagy más gázokból. • Az adszorpció elsősorban a megkötendő komponens kicsikiindulási koncentrációja esetén használatos.
Az adszorpció mechanizmusa Az adszorpció az adszorbens szemcséi, valamint az adszorptívumrészecskéi között fennálló tömegvonzásonalapszik. • Az adszorbens belsejében ható kochéziós erők egymást kiegyenlítik. • A felületen azonban a vonzóerők egy része csak az adszorbens belseje felé van lekötve, a környezeti fázis irányában szabadon hatnak, és így képesek az ott levő idegen részecskéket odavonzani és megkötni.
Adszorbens szemcse Adszorptívum részecske Kifelé ható adhéziós erők Lekötött kochéziós erők
A kifelé ható erők nagysága arányos a felülettel, azért az adszorbensnek minél nagyobb felületűnek kell lennie. • Az adszorpció kezdeti szakaszában az adszorbens részecskéi nagy szabad felülettel rendelkeznek, így időegység alatt sok adszorptívum részecske kötődhet meg: az adszorpció sebessége is nagy. • Egy idő után a deszorpció sebessége eléri az adszorpcióét, és beáll a dinamikus egyensúly: ahány részecske megkötődik időegység alatt, ugyanannyi deszorbeálódik.
Egyensúlyi állapotban az egységnyi adszorbens tömegén (mad) megkötött anyag tömege (m), egyenesen arányos a megkötött anyag folyadék illetve gázfázisbeli koncentrációjával (xilletve p). Folyadékok esetében Gázok esetében a, b, m ésn– állandók, amelyek az adszorbens és adszorptívum tulajdonságaitól függenek.
Adszorpciós izotermák: Folyadékok esetében Gázok esetében
A diagramokon azt látjuk, hogy állandó hőmérsékleten, minél nagyobb az adszorptívumkoncentrációja a folyadékban illetve parciális nyomása a gázban, annál nagyobb mennyiségben kötődik meg az adszorbens felületén. • Az adszorbens és az adszorptívumot hordozó fázis érintkezési felülete is kihatással van a megkötött anyag mennyiségére.
Az adszorpció sebessége • Az egységnyi idő alatt megkötött anyag tömege egyértelműen utal az adszorpció sebességére. Ez egyenesen arányos a hajtóerővel, illetve az adszorptívum koncentrációkülönbségével, ami a hordozófázisban és a határrétegben uralkodik:Δx = x - xh, továbbá az érintkezési felülettel ( A ) és a határréteg anyagátadási tényezőjével (βh ). Képletbe foglalva:
Az adszorpció fajtái Megkülönböztetünk: • Fizikai, és • Kémiai adszorpciót (kemoszorpció). • A kémiai adszorpció általában nem megfordítható folyamat, vagyis a deszorpciót nem lehet végrehajtani.
Az adszorbensek jellemzői és fajtái • Adszorbensként pórusos szilárd, nagy fajlagos felületű anyagok használatosak. • A fajlagos felületet általában egységnyi tömegre vonatkoztatják. • Az iparban adszorbensként főleg: - aktív szenet, - ásványi adszorbenseket (szilikagél, zeolit), - szintetikus ioncserélő gyantákat (ionitokat) használnak.
Az adszorbensek iránti követelmények: • Nagy legyen az aktivitásuk (nagy adszorpciós képesség kis adszorptívum koncentráció esetén is); • Nagy szilárdság a gyakori hőfokváltozás miatt; • Kémiai ellenállóképesség az alkalmazandó gázokkal, gőzökkel, folyadékokkal szemben; • Jó elválasztó képesség a kívánt alkotórészre vonatkoztatva, vagyis az adszorbeált anyag könnyű deszorpciója.
Adszorpciós berendezések • Az adszorpciót végezhetik: • szakaszos és • folyamatos üzemmenetben. • Több szakaszos adszorber sorba kapcsolásával jól megvalósítható a folyamatos üzemmenet.
Szakaszos üzemű nyugvóágyas adszorberek 1 – Köpeny; 2 – Csőcsonk a gáz-gőz bevezetésére; 3 – Csőcsonk az inert alkotó elvezetésére; 4 – Éles gőz bevezetése a deszorpcióhoz; 5 – Csőcsonk a gőzök elvezetésére a deszorpció után; 6 – Csőcsonk a kondenzátumelvezetésére7 – Nyílás az adszorbens behelyezésére; 8 – Nyílás az adszorbens eltávolítására.
Hiperszorber I – Adszorpciós zóna; II – Rektifikációs zóna; III – Deszorpciós zóna; 1, 3, 4, 4a – Elosztótányérok; 2 – Hűtők; 5 – Berendezés az adszorbens eltávolítására; 6 – Folyadékzár; 7 – Gázemelő; 8 – Szelep; 9 – Gázemelő tartálya; 10 – Ventillátor; 11 – Gyűjtő; 12 – Reaktivátor; E – Kiindulási elegy; F – Fűtőközeg; G1 – Éles gőz; G2– Gőz; G3– Pneumatikus szállítóhoz; K – Könnyű frakció; KN – Közbenső frakció; N – Nehéz frakció; T – Termék a reaktíválásból + gőz; V – Víz.
Fluidágyas, több kamrás adszorber 1 – Perforált tányérok; 2 – Lefolyócsövek; 3 – Cső az adszorbens bevezetésére; 4 – Csőcsonk a gáz-gőz elegy bevezetésére; 5 – Csőcsonk az inert gáz elvezetésére; 6 - Csőcsonk a regenerálandó adszorbens elvezetésére.
