Адсорбер для чего нужен: Адсорбер в автомобиле, что это такое и для чего он нужен?

Что такое Адсорбер — Техническая Библиотека Neftegaz.RU

Адсорберы — это аппараты, в которых происходит разделение газовых, паровых или жидких смесей путем избирательного поглощения одного или нескольких компонентов исходной смеси поверхностью пористого твердого тела — адсорбента.

Чаще всего адсорберы используют для разделения газовых или паровых смесей, очистки и осушки газа, улавливания из парогазовых смесей ценных органических веществ.

Процесс адсорбции является избирательным и обратимым.

Каждый адсорбент способен поглощать лишь определенные вещества и не поглощать другие вещества, содержащиеся в газовой смеси.

Поглощенное вещество может быть выделено из адсорбента путем десорбции — процесса, обратного адсорбции.

В качестве адсорбентов используются твердые вещества в виде зерен размером 2-8 мм или пыли с размером частиц 50-200 мкм, обладающих большой пористостью (например, 1 г активированного угля имеет поверхность пор от 200 до 1000 м², поверхность пор 1 г силикагеля составляет до 500 м²).

Адсорберы подразделяют не следующие типы:

• с неподвижным зернистым адсорбентом;
• с движущимся зернистым адсорбентом;
• c псевдоожиженным («кипящим») слоем пылевидного адсорбента.

Адсорберы с неподвижным слоем зернистого адсорбента представляют собой полые вертикальные или горизонтальные аппараты, в которых размещен адсорбент.

Паровоздушная или газовая смесь, подлежащая разделению, подается внутрь корпуса адсорбера через специальный штуцер.

Внутри адсорбера смесь проходит через слой зернистого адсорбента, уложенного на решетке. 

Зерна адсорбента поглощают из смеси определенный компонент.

После этого газовая смесь удаляется из адсорбера через выхлопной патрубок.

Адсорбент может поглощать извлекаемый компонент до некоторого предела насыщения, после которого проводят процесс десорбции.

С этой целью прекращают подачу паровоздушной смеси в адсорбер, а затем в аппарат подают перегретый водяной пар (или другой вытесняющий агент), который движется в направлении, обратном движению паровоздушной смеси.

Паровая смесь (смесь паров воды и извлекаемого компонента) удаляется из адсорбера и поступает на разделение в ректификационную колонну или отстойник.

После десорбции, длящейся приблизительно одинаковое с процессом адсорбции время, через слой адсорбента пропускают горячий воздух, которым адсорбент подсушивается.

Воздух входит в аппарат через паровой штуцер, а удаляется через штуцер для паровой смеси.

Высушенный адсорбент затем охлаждается холодным воздухом до необходимой температуры.

Современный адсорбер оснащен системой приборов, которые в нужное время автоматически переключают потоки с адсорбции на десорбцию, затем на сушку и охлаждение.

Чтобы установка непрерывно разделяла газовую смесь, ее комплектуют из двух или более адсорберов, которые включаются на поглощение и другие операции поочередно.

Адсорберы с движущимся слоем зернистого адсорбента представляют собой вертикальные цилиндрические колонны.

Внутри этих колонн сверху вниз самотеком движется зернистый адсорбент.

Установка состоит из вертикальной колонны, разделенной перегородками на несколько зон, транспортных трубопроводов и теплообменников.

Исходная газовая смесь подается под распределительную решетку, пройдя которую она поднимается в опускающемся слое зернистого материала в зоне I.

Здесь адсорбируются тяжелые компоненты газовой смеси, а легкая фракция удаляется из верхней части зоны I.

Адсорбент, поглотивший тяжелую фракцию, опускается, проходит промежуточную зону II и десорбционную зону III.

В десорбционной зоне III зерна адсорбента движутся по трубам теплообменника.

В межтрубное пространство теплообменника подается конденсирующийся пар, который частично нагревает адсорбент.

В нижнюю часть трубок теплообменника подается острый перегретый пар, который отдувает из адсорбента поглощенные тяжелые компоненты газовой смеси.

Наиболее тяжелая фракция удаляется вместе с паром из верхней части зоны III; часть же десорбированных, более легких компонентов в виде парогазовой смеси проходит в промежуточную зону II.

Здесь парогазовая смесь вытесняет из адсорбента компоненты более легкие, чем десорбирующиеся в зоне III.

Парогазовая смесь, называемая промежуточной фракцией, удаляется из средней части промежуточной зоны.

Регенерированный адсорбент, пройдя разгрузочное устройство и гидравлический затвор, поступает к регулирующему клапану.

Клапан перепускает зернистый адсорбент в необходимом количестве в сборник.

Здесь зерна адсорбента подхватываются транспортирующим газом (например, газами легкой фракции) и по трубе  забрасываются в бункер.

Из бункера адсорбент ссыпается в трубки водяного холодильника.

Опускаясь по трубам холодильника, адсорбент охлаждается и поступает снова на адсорбцию в зону I.

Для полного восстановления активности адсорбента некоторая часть его непрерывно ссыпается в теплообменник-реактиватор и подвергается в его трубах высокому нагреву топочными газами, подаваемыми в межтрубное пространство теплообменника.

Для отдувки из адсорбента поглощенных продуктов в трубы теплообменника снизу подается острый перегретый пар.

Адсорберы с псевдоожиженным слоем пылевидного адсорбента делят на:

• одноступенчатые,
• многоступенчатые.

Одноступенчатый адсорбер этого типа имеет полый цилиндрический сосуд, в нижней части которого закреплена газораспределительная решетка.

Псевдоожижающий газ, он же и исходная смесь, подается под решетку.

Пройдя отверстия решетки, газ входит в псевдоожиженный слой пылевидного адсорбента, где протекает процесс адсорбции.

Газ по выходе из слоя очищается от пыли в циклоне и удаляется из аппарата.

Адсорбент непрерывно вводится сверху в псевдоожиженный слой и удаляется через трубу.

Регенерация адсорбента производится в другом аппарате, аналогичном по конструкции первому.

Автомобильный адсорбер: конструкция, функции, признаки неисправности — Иксора

Работа адсорбера (или абсорбера) позволяет автомобилю соответствовать требованиям экологических стандартов ЕВРО, согласно которым, углеводородные испарения бензина не должны попадать в атмосферу. Адсорбер (лат. sorbeo – «поглощаю») улавливает выходящие из бака пары бензина и нейтрализует их. В этой статье мы рассмотрим функции абсорбера в автомобиле, его строение и признаки неисправности.

Для чего необходимо использование адсорбера в автомобиле?

Современные экологические нормы (стандарты ЕВРО) не допускают попадание паров бензина в атмосферу, так как этот процесс, при массовом распространении, способствует сильному загрязнению окружающей среды. В соответствии с требованиями экологических стандартов, в автомобили устанавливаются специальные фильтры, способные улавливать легкие углеводороды, — адсорберы.
Адсорбер в автомобиле – не только дань экологии. Фильтрующий элемент защищает также водителя и пассажиров в салоне автомобиля от воздействия химических веществ, так как вдыхать испарения бензина – вредно для любого живого организма.
Перечисленные причины делают установку системы фильтрации паров бензина обязательными для каждого автомобиля.

Принцип работы автомобильного адсорбера

Принцип работы автомобильного адсорбера достаточно прост:
— пары топлива поднимаются вверх по топливному баку и направляются в сепаратор, который частично возвращает их обратно в топливный бак в виде конденсата. Оставшаяся часть паров проходит дальше в адсорбер, где происходит их накапливание при неработающем двигателе авто. Как только мотор запускается, начинается процесс продува, – электромагнитный клапан открывается и соединяет адсорбер с впускным коллектором или дроссельным узлом. Таким образом, пары бензина смешиваются с входящим воздухом, переходят во впускной коллектор и после в цилиндры бензина, где дожигаются вместе с топливно-воздушной смесью.

Клапан адсорбера является ключевым элементом в работе узла, так как большинство неполадок, которые могут произойти в работе адсорбера, чаще всего связаны с работой именно этого клапана. Поломка клапана адсорбера приводит к тому, что при запущенном двигателе не начинается продув полости адсорбера, а также не сбрасывается давление бака. Все это ведет к неприятным последствиям для автомобиля.

Признаки неисправности клапана адсорбера:

• появляются плавающие обороты на прогретом двигателе;
• автомобиль начинает глохнуть на холостых оборотах;
• автомобиль не развивает ускорение должным образом;
• сбоит сигнальный датчик топливного бака;
• при заправке автомобиля появился свист при открытии бака;
• повышенный расход топлива;
• на холодную появился стук.

При появлении пересиленных симптомов, необходимо в обязательном порядке провести осмотр клапана и, при необходимости, заменить. Также обращайте внимание на состояние фильтрующего элемента, — если он забит, газы не будут проходить, что также влечет за собой сбои в работе узла.

Купить необходимое для замены адсорбера вы можете в магазине IXORA. Квалифицированные менеджеры обязательно помогут сделать правильный выбор, ответят на все ваши вопросы. Обращайтесь, это выгодно и удобно.

  * Применяемость деталей конкретно для Вашего автомобиля уточняйте у менеджеров по телефону: 8 800 555-43-85 (звонок по России бесплатный).

Полезная информация:

• Все что нужно знать о лямбда-зонде: функции, ресурс, неисправности, вопрос замены
• Выхлопная система: основные элементы и принцип работы

Получить профессиональную консультацию при подборе товара и подробную информацию по всем интересующим Вас вопросам можно позвонив по телефону — 8 800 555-43-85 (звонок по России бесплатный).

Adsorbers – Visual Encyclopedia of Chemical Engineering Equipment

Адсорбция включает отделение вещества от одной фазы, сопровождающееся накоплением этого вещества на поверхности другой фазы.

(Авторское право на водные технологии, бизнес-подразделение
Siemens Industry, Inc., Warrendale, PA)

Содержание

• Теория адсорбции
• Адсорбционные системы
  • Контакт с колонкой
  • Slurry Contact
  • Swing давление
• Адсорбционная среда
  • Адсорбенты
• Благодарности
• Ссылки
• Разработчики

Теория адсорбции

. Этот анимация приводит к основному процессу. Материал из жидкой фазы концентрируется на поверхности твердого тела.

Адсорбирующая фаза, которая на анимации выше является твердой, называется адсорбентом, а материал, адсорбируемый на поверхности этой фазы, называется адсорбатом. Обратите внимание, что адсорбция отличается от абсорбции, процесса, который включает взаимопроникновение одного материала в объем другого.

Возможны два типа адсорбции. Первый, физическая сорбция, представляет собой физический процесс, протекающий при температуре ниже 200°С. Как показано на анимации ниже, материал адсорбируется за счет молекулярных взаимодействий между адсорбентом и адсорбатом. Типичная теплота физической сорбции составляет 5 – 10 ккал/моль.

Второй тип адсорбции, хемосорбция, представляет собой химический процесс, при котором адсорбент прилипает к адсорбату посредством химической связи. Как показывает анимация ниже, адсорбция происходит за счет образования химических соединений. Хемосорбционные связи могут быть слабыми, в пределах 15-40 ккал/моль, или сильными, которые могут превышать 50 ккал/моль.

Адсорбционные системы

Колоночный контакт

Колоночные контактные адсорберы используют слой адсорбента для очистки растворов. Показанные ниже колонны с насадочным слоем используются на установке по осушке природного газа.

Установка осушки природного газа – Silica Verfahrenstechnik GmbH
(Авторское право Bertsch Holding GmbH, Австрия)

Общая информация

Колонные контактные адсорберы могут работать как с неподвижным слоем, так и с подвижным или пульсирующим слоем.

Работа с неподвижным слоем, показанная ниже, является самой старой формой контактной адсорбции в колонке. Слой адсорбента удерживается внутри колонны, и обрабатываемый раствор течет по нему, через него и вокруг него. Кровать должна быть отключена для замены или регенерации отработанного адсорбента.

В адсорбере с подвижным или пульсирующим слоем необработанный раствор поступает в адсорбер снизу и течет вверх по колонне. В то же время свежий адсорбент поступает в адсорбер сверху колонны и выходит снизу. Израсходованный адсорбент постоянно удаляется, а новый постоянно добавляется, что обеспечивает более эффективную работу.

Конструкция оборудования

При работе с неподвижным слоем адсорбционные колонны могут быть расположены последовательно или параллельно и могут работать в режимах восходящего или нисходящего потока.

В контактном режиме последовательной колонны с неподвижным слоем стоки из первого слоя проходят во второй слой. При необходимости дополнительные кровати могут быть добавлены последовательно. Слой свинца удаляют для реактивации, когда адсорбент насыщается адсорбатом. Следующая по порядку грядка становится первой грядкой, а в последней позиции добавляется новая грядка.

В параллельных операциях с неподвижным слоем стоки всех колонн перед выпуском смешиваются. Адсорбционные слои параллельно выводятся из эксплуатации в шахматном порядке, так что система состоит из слоев, находящихся в разной степени истощения.

Работа с пульсирующим слоем ограничена режимом работы с восходящим потоком. Для переработки адсорбента требуется дополнительное оборудование, что позволяет повысить эффективность работы.

Адсорбенты меньшего размера имеют большую площадь поверхности и обеспечивают больший контакт между насадкой и абсорбатом, чем адсорбенты большего размера. Поэтому желательны небольшие адсорбенты, повышающие скорость адсорбции. Однако, если частицы адсорбента слишком малы, они могут ограничить надлежащий поток жидкости через колонку.

Примеры использования

Колонные контактные адсорберы используются в различных отраслях промышленности, таких как переработка сахара и нефтепереработка. Параллельные операции с неподвижным слоем используются в областях, где необходима высокая точность, например, при производстве фармацевтических препаратов или обработке сточных вод. Эта система также распространена для больших скоростей потока. Адсорбционная колонна, используемая для очистки газовых потоков в лабораторных условиях, показана ниже.

(Авторское право W.A. Hammond
Drierite Co., Ксения, Огайо)

Преимущества

• Серия стационарных кроватей: свинцовая кровать вытягивается более полно, чем одна большая одинарная стационарная кровать.
• Параллельные стационарные слои: могут обеспечить соответствие средней концентрации общего потока сточных вод требованиям по концентрации загрязняющих веществ в сбросе при неравномерной скорости подачи.
• Импульсные слои: полная остановка колонки не требуется для замены или регенерации адсорбента.

Недостатки

• Для пульсирующих кроватей требуется дополнительное оборудование.
• Фиксированная параллельная работа неэффективна.
• Стационарные слои требуют полного или частичного отключения для замены адсорбента.

Slurry Contact

В шламовых контактных адсорберах используется порошкообразная суспензия адсорбента для адсорбции желаемых материалов. Ниже показаны шламовые контактные адсорберы, используемые в производстве соляной кислоты.

(Авторское право Calgon Carbon Corporation,
Pittsburgh, PA)

Общая информация

При контактной адсорбции суспензии порошок адсорбента смешивается с раствором, подлежащим обработке. Встряхивание равномерно распределяет адсорбент по всему раствору. Затем адсорбент удаляют из очищенного раствора фильтрованием.

Контактная адсорбция суспензии может осуществляться в нескольких режимах, таких как одноступенчатая периодическая, многоступенчатая периодическая, многоступенчатая противоточная и непрерывная.

Конструкция оборудования

При одноступенчатой ​​периодической очистке свежий адсорбент контактирует с жидкостью в полностью перемешанном резервуаре. По истечении необходимого времени контакта адсорбент отделяют от жидкости фильтрованием. Получают требуемое качество очищенной жидкости, а отработанный адсорбат утилизируют или регенерируют.

При многостадийной периодической обработке раствор проходит через несколько одиночных периодических стадий. Сточные воды с одной ступени поступают на вторую стадию, где снова проходят очистку. На каждом этапе достигается часть общего разделения в этом типе обработки, также известной как разделенная или разделенная обработка.

Многоступенчатая противоточная адсорбционная сепарация представляет собой двухступенчатую систему. Он заключается в контактировании неочищенного раствора с однажды использованным адсорбентом, который выбрасывается или регенерируется после повторного использования.

Затем частично обработанная жидкость контактирует со свежим адсорбентом. После разделения этот адсорбент становится уже использованным адсорбентом для обработки новой партии необработанных исходных растворов.

В контактных шламовых адсорберах непрерывного действия для достижения идеального поршневого потока используется ряд резервуаров с мешалкой. Адсорбция происходит по мере того, как адсорбент и раствор проходят через ряд резервуаров. Когда желаемая очистка достигнута, адсорбент отфильтровывают от очищенного раствора.

Примеры использования

Некоторые распространенные области применения контактной адсорбции суспензии включают очистку воды, применение в фармацевтике и обесцвечивание. Система регенерации летучих органических соединений с активированным углем изображена ниже.

(Авторское право Calgon Carbon
Corporation, Питтсбург, Пенсильвания)

Преимущества

• Противоточный контакт может повысить экономическую эффективность.
• Остановка не требуется для поддержания свежести катализатора.

Недостатки

• Многоступенчатые процессы дороже одностадийных аналогов.
• Необходимо дополнительное фильтрующее оборудование.
• Без регенерации использование порошкового адсорбента может быть дорогостоящим.

При переменном давлении

В адсорбции при переменном давлении (PSA) адсорбенты используются при различных давлениях для разделения газовых смесей. Этот процесс известен как вакуумно-колебательная адсорбция (VSA), если это давление падает ниже атмосферного.

(Авторское право Linde AG Engineering Division, Пуллах, Германия)

Общая информация

При короткоцикловой адсорбции один или несколько компонентов газового потока адсорбируются на твердом адсорбенте. PSA использует зависимость адсорбции от давления. Больше газа может быть адсорбировано при более высоких давлениях. Путем адсорбции при одном давлении и последующего «перехода» к более низкому давлению для десорбции большая часть адсорбированного газа может быть удалена из сырья высокого давления.

PSA может выполняться с использованием конструкций с одним, двумя или несколькими слоями. Однако наиболее распространены двухъярусные конструкции.

(Copyright On Site Gas Systems, Inc.,
Newington, CT)

При вакуумной короткоцикловой адсорбции рабочее давление падает ниже атмосферного, поэтому используются вакуумные насосы. Выбор между VSA и PSA зависит от давления подачи. VSA используется для подачи низкого давления, в то время как для подачи высокого давления обычно требуется PSA. Кислород обычно используется при низком давлении и может производиться установками VSA.

Конструкция оборудования

Анимация ниже показывает, что происходит в адсорбционных слоях. В двухъярусной конструкции грядки чередуются периодами высокого и низкого давления. Сырьевой газ, показанный оранжевым цветом, поступает в слой при высоком давлении. Компоненты потока преимущественно адсорбируются; чтобы продемонстрировать это, адсорбенты меняют цвет с белого на красный в анимации. Небольшая часть выходящего потока, показанная коричневым цветом, используется для десорбции собранных частиц из слоя низкого давления. Адсорбенты меняют цвет с красного на белый, чтобы продемонстрировать это. Слой низкого давления теперь может стать слоем высокого давления, и цикл может продолжаться с использованием противоположных слоев.

На этой схеме показан типичный блок PSA. Основными компонентами являются два слоя адсорбера, резервуар для продукта, а также насосы или компрессоры питающего и вакуумного нагнетателей, которые помогают регулировать давление и скорость потока через два слоя. В установках VSA насосы или компрессоры будут заменены подающими и вакуумными нагнетателями. Система автоматизирована, с управляемыми компьютером клапанами переключения на прямой поток. Время пребывания в слое частично определяет чистоту продукта.

(Авторское право On Site Gas Systems, Inc., Ньюингтон, Коннектикут)

Примеры использования

(Авторское право Air Products and Chemicals, Inc., Аллентаун, Пенсильвания)

Адсорбция при переменном давлении — популярный метод, используемый для разделения компонентов газовый поток экономически эффективно. Он применяется во многих отраслях промышленности, таких как химическая обработка, нефть, медицинские и специальные газы. Размер оборудования может варьироваться от небольшого внутреннего оборудования, как в медицинской системе, показанной слева, до большого наружного оборудования, такого как резервуары для инертизации азота справа.

(Авторское право On Site Gas Systems, Inc., Ньюингтон, Коннектикут)

Адсорбция при переменном давлении также используется для разделения воздуха. Были разработаны специальные адсорбенты, известные как цеолиты, для преимущественной адсорбции азота, воды и углекислого газа в воздухе и выделения кислорода. Окружающий воздух закачивается и сжимается перед подачей на адсорбционные слои. Отходящие газы десорбируются под вакуумом на кислородных установках VSA. Кислородный продукт можно использовать во многих приложениях, таких как сжигание или очистка воды, как показано ниже.

(Copyright On Site Gas Systems, Inc., Ньюингтон, Коннектикут)

Показанная ниже установка короткоцикловой адсорбции использует несколько слоев для разделения водорода и монооксида углерода в синтез-газе на нефтеперерабатывающем и нефтехимическом заводе.

(Copyright On Site Gas Systems, Inc., Ньюингтон, Коннектикут)

Система работает так же, как и другие, с процессом адсорбции при высоком давлении и десорбцией при низком давлении.

Преимущества

• Недорогая в эксплуатации по сравнению с другими системами разделения газов.
• Может производить потоки с чистотой до 99 %.
• Селективные адсорбенты для разделения смесей.

Недостатки

• Сжатие и расширение при изменении давления могут быть шумными.
• Утечки могут быть проблемой при открытии и закрытии клапанов.

Адсорбенты

Адсорбенты

Для проведения определенных разделений имеется широкий выбор адсорбентов.

(Авторское право Buyers Packaging Group Ltd.,
Delta, B.C., Canada)

Общая информация

Адсорбенты изготавливаются из природных или синтетических материалов и имеют аморфную или микрокристаллическую структуру. Они зернистые и, как правило, чрезвычайно пористые, с большой площадью внутренней поверхности. Примеры адсорбентов включают глины, уголь, оксид алюминия и силикаты.

(Copyright Adsorbents and Desiccants Corporation of America, Лос-Анджелес, Калифорния)

Конструкция оборудования

Необходимо учитывать как химические, так и физические свойства адсорбента. Химические свойства, влияющие на дизайн адсорбента, включают степень ионизации поверхности, функциональные группы, присутствующие на поверхности, и степень изменения этих химических свойств в зависимости от параметров процесса и при контакте с раствором. Физические свойства, влияющие на конструкцию, включают площадь поверхности, структуру поверхности, размер и распределение пор.

Слева изображены молекулярное сито и осушитель с активированным углем. На рисунке справа показан адсорбент на основе молекулярного сита.

(Copyright Dry Pak, Encino, CA)

(Copyright Delta Adsorbents, Roselle, IL)

Когда адсорбент насыщается адсорбатом, его либо выбрасывают, либо регенерируют.

Адсорбент обычно выбрасывается, когда имеет место хемосорбция, поскольку адсорбент претерпел необратимое химическое изменение. После физической адсорбции адсорбент может быть регенерирован нагреванием до высоких температур.

На рисунке ниже показан влагопоглотитель, изготовленный из силикагеля.

(Copyright Adsorbents and Desiccants
Corporation of America, Los Angeles, CA)

Существует множество типов адсорбирующих материалов, включая активированный уголь, синтетические полимерные материалы, углеродсодержащие материалы, нанопористые полимеры, алюмофосфаты и алюмосиликаты.

(Авторское право Cameron Carbon, Inc.,
Havre de Grace, MD)

Активированный уголь, показанный выше, является старейшим и наиболее широко используемым адсорбентом. Это натуральные адсорбенты широкой основы с широким спектром применения. Активированный уголь имеет высокую пористость, обладает адсорбционными свойствами с большой площадью поверхности и в значительной степени аморфной структурой, что делает его предпочтительным выбором адсорбционного материала. На рисунках ниже показаны крупным планом поры в активированном угле из угля, скорлупы кокосового ореха и дерева соответственно.

Уголь

Кокосовая скорлупа

Древесина

(Авторское право Cameron Carbon, Inc., Havre de Grace, MD)

Углеродные адсорбенты представляют собой углеродную матрицу нетрадиционным образом. Одним из наиболее экзотических и недавно разработанных углеродсодержащих адсорбентов является структура углеродного фуллерена, также известная как Buckyball, показанная ниже.

(Авторское право Michael Strock.
Выпущено в соответствии с лицензией Gnu Free Documentation License)

Синтетические полимерные адсорбенты, подобные показанному ниже, являются ответвлением технологии синтетических ионообменных смол. Полимерные адсорбенты имеют фиксированную структуру пор в трехмерной матрице.

(Copyright Novasep, Pompey, France)

Нанопористые полимеры могут вмещать различные адсорбаты из-за их постоянной пористости в кристаллической структуре. Нанопористые полимеры также являются хорошими теплоизоляторами, поскольку их малый размер пор уменьшает столкновения между молекулами газа.

Алюмофосфатные (АЛПО) пористые материалы представляют собой каркас из алюминия, фосфора, кислорода и до 17 других элементов. Переходные металлы могут быть добавлены в каркас для создания различных адсорбционных свойств. Здесь показано изображение, полученное с помощью электронного микроскопа, кремнеалюмофосфатного (SAPO) материала, одного из распространенных производных ALPO.

(Авторское право д-ра Артуро Дж. Эрнандес-Мальдонадо,
Университет Пуэрто-Рико – Майгес, Маягуес, PR)

Алюмосиликаты или цеолиты представляют собой тетраэдрическую координацию атомов кремния, алюминия и кислорода. Расположение атомов образует каркас однородных поровых каналов, показанных здесь. Алюмосиликаты заряжены отрицательно, и для компенсации необходимы катионы. Различные заряженные частицы могут использоваться для создания специфических адсорбционных взаимодействий.

(Авторское право д-р Артуро Дж. Эрнандес-Мальдонадо,
University of Puerto Rico – Mayguez, Mayaguez, PR)

Примеры использования

Адсорбенты имеют широкий спектр применения. Некоторые активированные угли используются в вооруженных силах для защиты от газовой войны. Картриджи с активированным углем помещаются в противогазы и адсорбируют вредные газы. Используемый активированный уголь имеет площадь поверхности 1 000 000 квадратных метров на килограмм адсорбента.

Активированный уголь также используется для очистки биогаза и очистки отложений. Биогаз, получаемый на свалках, очистных сооружениях или навозе животных, содержит силоксаны и летучие органические соединения (ЛОС), которые можно удалить с помощью активированного угля путем физической адсорбции. Для очистки загрязненных отложений на месте на загрязненные отложения наносят добавки с активированным углем для удаления полихлорированных ароматических углеводородов (ПАУ), а также полихлорированных бифенилов (ПХБ).

Силикагель часто содержится в небольших упаковках, как показано на изображениях ниже. Он используется в качестве осушителя в различных отраслях промышленности, таких как электроника и пищевая промышленность.

(Copyright Desiccare, Inc., Помона, Калифорния)

Другие примеры адсорбентов включают землю Фуллера и боксит. Земля Фуллера используется на нефтеперерабатывающих заводах, а также для очистки растительных и животных масел. Бокситы – это адсорбент, используемый для осушки газовых потоков.

Преимущества

• Активированный уголь, силикагель и алюмосиликаты недороги.
• Может быть синтезирован и функционализирован для конкретных приложений.
• Возможна регенерация после физической сорбции.
• Дешевле, чем откачка или дноуглубительные работы для восстановления на месте.

Недостатки

• Нежелательные компоненты могут адсорбироваться на поверхности адсорбентов вместо желаемого адсорбата.
• Энергоемкая регенерация после хемосорбции нерентабельна.

Благодарности

• Adsorbents and Desiccants Corporation of America, Los Angeles, CA
• Air Products and Chemicals, Inc., Allentown, PA
• Bertsch Holding GmbH, Австрия
• Buyers, Delta B.C. Ltd., , Канада; часть Crown Packaging
• Calgon Carbon Corporation, Pittsburgh, PA
• Cameron Carbon, Inc., Havre de Grace, MD
• Delta Adsorbents, Roselle, IL
• Desiccare, Inc., Pomona, CA
• Dry Pak, Encino, CA
• Hernandez, Arturo J., химико-технологический факультет Университета Пуэрто-Рико, Mayaguez, PR
• Linde AG Engineering Division, Pullach, Germany
• Michael Strock
• Novasep, Pompey, France
• On Site Gas Systems, Inc. , Ньюингтон, Коннектикут
• W. A. ​​Hammond Drierite Co., Ксения, Огайо
• Подразделение водных технологий Siemens Industry, Inc., Уоррендейл, Пенсильвания

Ссылки

• Кливленд, Т.Г.; Гарг, С., Журнал экологической инженерии. Март 1996 г., стр. 235–238.
• ЛаКава, А.И., Рамачандран, Р., Ширли, А.И., «Как выбрать адсорбционные установки с переменным давлением», Химическая инженерия, июнь 1998 г., стр. 110-118.
• Кёлерт, Кен. «Активированный уголь: основы и новые приложения». Химическая инженерия. Июль 2017 г.: 33, 35. Печать.
• Mantell, C. L. Адсорбция. 2-е изд. Нью-Йорк: McGraw-Hill, Inc., 1951.
• Руссо, Рональд В. Справочник по технологии процесса разделения. Нью-Йорк: John Wiley & Sons., 19.87. 659-688.
• Швейцер, Филип А. Справочник по методам разделения для инженеров-химиков. 2-е изд. Нью-Йорк: McGraw-Hill Inc., 1988. 1-515 — 1-519, 3-3 — 3-47.
• Слейко Ф.Л. Адсорбционная технология: пошаговый подход к оценке процесса и применению. Нью-Йорк: Marcel Dekker Inc., 1985.
• Ян, Р.Т. Адсорбенты: основы и применение. Wiley: New York, 2003.

Разработчики

• Сэм Каталано
• Джейсон Лоуренс
• Крис Седик
• Джозеф Палаццоло
• Стив Весорик
• Стив Коттон
• Эмма ТерБик

Что такое адсорбция? — Международное общество адсорбции

Что такое адсорбция? | Адсорбенты | Приложения | Каталожные номера

Что такое адсорбция?

Использование твердых веществ для удаления веществ из газообразных или жидких растворов широко применялось с библейских времен. Этот процесс, известный как адсорбция включает не что иное, как преимущественное распределение веществ из газообразной или жидкой фазы на поверхность твердого субстрата . С первых дней использования костяного угля для обесцвечивания сахарных растворов и других пищевых продуктов, до более позднего внедрения активированного угля для удаления нервно-паралитических газов с поля боя и до тысяч сегодняшних применений явление адсорбции стало полезным инструментом для очистки и разделение.

Явления адсорбции действуют в большинстве естественных физических, биологических и химических систем, а процессы адсорбции с использованием твердых веществ, таких как активированный уголь и синтетические смолы, широко используются в промышленности и для очистки воды и сточных вод.

Процесс адсорбции заключается в отделении вещества от одной фазы с последующим его накоплением или концентрированием на поверхности другой. Адсорбирующая фаза представляет собой адсорбент, а материал, сконцентрированный или адсорбированный на поверхности этой фазы, представляет собой адсорбат. Таким образом, адсорбция отличается от абсорбции, процесса, при котором материал, перенесенный из одной фазы в другую (например, жидкость), проникает во вторую фазу, образуя «раствор». Термин сорбция является общим выражением, охватывающим оба процесса.

Физическая адсорбция вызывается главным образом силами Ван-дер-Ваальса и электростатическими силами между молекулами адсорбата и атомами, составляющими поверхность адсорбента. Таким образом, адсорбенты характеризуются в первую очередь поверхностными свойствами, такими как площадь поверхности и полярность.

Большая удельная поверхность предпочтительна для обеспечения большой адсорбционной способности, но создание большой площади внутренней поверхности в ограниченном объеме неизбежно приводит к появлению большого количества пор малого размера между адсорбционными поверхностями. Размер микропор определяет доступность молекул адсорбата к внутренней адсорбционной поверхности, поэтому распределение микропор по размерам является еще одним важным свойством, характеризующим адсорбционную способность адсорбентов. В частности, такие материалы, как цеолит и углеродные молекулярные сита, могут быть специально разработаны с точным распределением пор по размерам и, следовательно, настроены для конкретного разделения.

Полярность поверхности соответствует сродству с полярными веществами, такими как вода или спирты. Таким образом, полярные адсорбенты называются «гидрофильными», а алюмосиликаты, такие как цеолиты, пористый оксид алюминия, силикагель или алюмосиликат, являются примерами адсорбентов этого типа. С другой стороны, неполярные адсорбенты, как правило, «гидрофобны». Типичными неполярными адсорбентами являются углеродсодержащие адсорбенты, полимерные адсорбенты и силикалит. Эти адсорбенты имеют большее сродство к нефти или углеводородам, чем к воде.

Текст адаптирован из:
Слейко, Ф.Л., Адсорбционная технология , Марсель Деккер, Нью-Йорк, 1985. в ссылках ниже или через страницу ссылок.

Адсорбенты

Адсорбент – это разделяющий агент, используемый для выражения различия между молекулами в смеси: адсорбционное равновесие или кинетика.

Адсорбенты в основном представляют собой микропористые материалы с высокой удельной поверхностью (200 – 2000 м2/г)

Наиболее часто используемые:
Глинозем (сушка)
Силикагель (сушка)
Цеолитовые молекулярные сита (разделение газа и жидкости, сушка)
высокоспецифичный, одиночный размер пор
можно настроить: катионы + структура
Тип A или LTA
X и Y или FAUjasites
Морденит, другие природные цеолиты
Силикалиты или ZSMx (гидрофобные, углеродоподобные)
Заказные мезопористые материалы
MCM-41, MCM-48, …
Активный уголь (разделение газа и жидкости, защитные слои)
Углеродные молекулярные сита (узкое распределение пор)
Прочее: столбчатые глины)
смолы, полимеры (биологические, ионы, большие молекулы)
углеродные нанотрубки

Репрезентативные коммерческие газофазные адсорбционные сепараторы

Газовые сепараторы (b)
Разделение (а)	Адсорбент
Нормальные парафины, изопарафины, ароматические соединения	Цеолит
N2/O2	Цеолит
О2/N2	Угольное молекулярное сито
СО, Ч5, СО2, N2, А, Nh4/h3	Цеолит, активированный уголь
Ацетон/вентиляционные потоки	Активированный уголь
C2h5/вентиляционные потоки	Активированный уголь
h3O/этанол	Цеолит
Очистка газа (с)
Разделение (а)	Адсорбент
H3O/содержащий олефин крекинг-газ, природный газ, воздух, синтез-газ и т. д.	Кремнезем, оксид алюминия, цеолит
CO2/C2h5, природный газ и т. д.	Цеолит
Органические вещества/вентиляционные потоки	Уголь активированный, прочие
Соединения серы/природный газ, водород, сжиженный нефтяной газ (СНГ) и т. д.	Цеолит
Растворители/воздух	Активированный уголь
Запахи/воздух	Активированный уголь
NOx/N2	Цеолит
SO2/вентиляционные потоки	Цеолит
Hg/хлор-щелочные газовые выбросы	Цеолит

a Адсорбаты перечислены первыми
b Концентрации адсорбатов около 10 мас. % или выше в корме
c Концентрация адсорбата в исходном материале обычно составляет менее примерно 3 мас. %.

Репрезентативные коммерческие жидкофазные адсорбционные сепараторы

Жидкостные сепараторы (b)
Разделение (а)	Адсорбент
Нормальные парафины/изопарафины, ароматические соединения	Цеолит
п-ксилол/о-ксилол, м-ксилол	Цеолит
Олефины/парафины класса моющих средств	Цеолит
смесь п-диэтилбензола/изомера	Цеолит
Фруктоза/глюкоза	Цеолит
Очистка жидкостей (с)
Разделение (а)	Адсорбент
h3O/органические соединения, кислородсодержащие органические соединения, хлорорганические соединения и т. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт