Навигация
Изотермы адсорбции паров летучих органических веществ на пористых углеродных материалах
33855
знаков
0
таблиц
3
изображения
Содержание
Введение
1. Литературная часть
1.1 Адсорбция
1.2 Адсорбенты
1.3 Изотермы адсорбции
1.3.1 Определение изотерм адсорбции из хроматографических данных
1.4 Способы получения адсорбентов
1.5 Применение адсорбентов для адсорбции газов и паров
Заключение
Список литературы
Введение
Антропогенные изменения окружающей среды становятся все более значимыми по мере усиления хозяйственной деятельности человека. Научно – технический прогресс ведет к заметным, иногда непредсказуемым, изменениям в экологических системах, изменениями в биосферных процессах в целом. Негативное воздействие на окружающую среду связано с загрязнением водного и воздушного бассейнов выбросами промышленных предприятий, выводом из культурного землепользования почвенного покрова и ценных природных ландшафтов в результате складирования и закачки отходов, выбросов в результате аварийных ситуаций.
Одним из источников выбросов в атмосферу летучих алифатических и ароматических углеводородов являются предприятия нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Источником летучих углеводородов на НПЗ являются сами процессы переработки нефти: процессы каталитического крекинга, в меньшем количестве процессы каталитического риформинга, системы обогрева аппаратов, установки обработки сточных вод, системы сброса давления и факелы, а так же процессы складирования и смешивания. Все резервуары, в которых находятся жидкости, содержащие легкие углеводороды, включая сырую нефть, являются потенциальным источником утечки углеводородов в атмосферу, при изменении погоды резервуар “дышит”, выбросы происходят при наполнении и опорожнении.
Поиск альтернативных, относительно дешевых углеродных поглотителей для очистки газообразных выбросов, загрязненных низкомолекулярными алифатическими и ароматическими углеводородами представляют несомненный научный и практический интерес.
В работе планируется изучение литературного материала по изотермам адсорбции паров на пористых углеродных материалов, полученных из различного углеродсодержащего сырья. В качестве сырья для получения пористых материалов рассматривается следующее: древесный уголь – сырец из отходов переработки березовой древесины, кора лиственницы, кора пихты, уголь – сырец из осиновой древесины, гидролизный лигнин, также большой интерес представляет получение адсорбентов из бурых углей. Благодаря развитой пористой структуре бурые угли и особенно продукты их нагрева являются перспективным сырьем для получения адсорбентов.
Глава 1. Литературная часть
1.1 Адсорбция
Адсорбция - процесс концентрирования вещества из объёма фаз на границе их раздела. Поглощаемое вещество, ещё находящееся в объёме фазы, называют адсорбтив, поглощённое — адсорбат. В более узком смысле под адсорбцией часто понимают поглощение примеси из газа или жидкости твёрдым веществом — адсорбентом. При этом, как и в общем случае адсорбции, происходит концентрирование примеси на границе раздела адсорбент - жидкость либо адсорбент-газ. Процесс, обратный адсорбции, то есть перенос вещества с поверхности раздела фаз в объём фазы, называется десорбция. Адсорбция сопровождающаяся химическими взаимодействиями поглощаемого вещества с сорбентом в результате чего образуется новое химическое соединение, называется хемосорбцией [1].
Адсорбция, не сопровождающаяся образованием химического соединения обычного типа, в свою очередь делится на адсорбцию физическую и адсорбцию активированную.
Физическая адсорбция обуславливается силами взаимного притяжения молекул. При физической адсорбции поглощенное вещество не взаимодействует с поглотителем; процесс протекает чрезвычайно быстро, и очень часто равновесие между фазами, участвующими в процессе адсорбции, устанавливается практически мгновенно. Так же физическая адсорбция является обратимым процессом, условие равновесия определяется равными скоростями адсорбции молекул адсорбтива P на вакантных местах поверхности адсорбента S* и десорбции — освобождения адсорбата из связанного состояния S − P:
(1)
уравнение равновесия в таком случае:
(2)
где K — константа равновесия, [S − P] и [S*] — доли поверхности адсорбента, занятые и незанятые адсорбатом, а [P] — концентрация адсорбтива. Концентрация адсорбтива для случая адсорбции из жидкости выражается, как правило, в мольных либо массовых долях. Часто, особенно в случае адсорбции из растворов, пользуются относительной величиной: С/Сs, где С — концентрация, Сs — предельная концентрация (концентрация насыщения) адсорбтива при данной температуре. В случае же адсорбции из газовой фазы, концентрация выражена в единицах абсолютного давления, либо, что особенно типично для адсорбции паров, в относительных единицах: P/Ps, где P — давление пара, Ps — давление насыщенных паров этого вещества. Саму величину адсорбции можно выразить также в единицах концентрации (отношение числа молекул адсорбата к общему числу молекул на границе раздела фаз). Для адсорбции на твёрдых адсорбентах используют отношение массы или количества поглощённого вещества к массе адсорбента, например мг/г или ммоль/г [2].
Активированная адсорбция обуславливается взаимодействием между молекулами поглощенного вещества и поглотителя с образованием поверхностного соединения. Это соединение характеризуется тем, что поверхностные молекулы поглотителя, вступившие в соединения с адсорбированными молекулами, остаются в кристаллической решетке поглотителя. При активированной адсорбции молекулы поглощенного вещества, вступая во взаимодействия с поглотителем, образует на его поверхности только один слой (мономолекулярная адсорбция).
В большинстве случаев активированная адсорбция протекает медленно, и для достижения равновесия между фазами требуется продолжительное время, поэтому необходима активация процесса посредством повышения температуры, действия света [3].
Активированная адсорбция избирательна или специфична, так как для образования поверхностного соединения поглощенного вещества с поглотителем, индивидуальные свойства последнего имеют решающее значение. При образовании поверхностных соединений связь между молекулами поглощенного вещества и поглотителя очень прочна, поэтому обратное выделение поглощенного вещества проходит с большим трудом.
Адсорбция – процесс экзотермический. Выделяющееся тепло при этом называется теплотой адсорбции. Теплота активированной адсорбции значительно больше теплоты физической адсорбции, приближаясь по величине к теплоте обычной химической реакции [2].
Отдельные виды адсорбции (хемосорбция, адсорбция физическая, активированная адсорбция) на практике часто протекают одновременно. Так весьма часто совмещаются физическая и активированная адсорбции, причем при низких температурах преимущественно протекает – первая, при высоких вторая. Несмотря на своеобразие рассмотренных явлений, не существует особых сил, обуславливающих адсорбцию. Здесь действуют лишь обычные силы взаимного притяжения между атомами и молекулами, в результате чего и возникают связи между поглощаемым веществом и поглотителем. Если из-за такой связи индивидуальные свойства поглощаемого вещества и поглотителя сохраняются, то адсорбция будет называться физической. Если же в результате связи между поглощаемым веществом и поглотителем образуется поверхностное или обычное химическое соединение, то такая адсорбция будет называться активированной или хемосорбцией.
Адсорбция — всеобщее и повсеместное явление, имеющее место всегда и везде, где есть поверхность раздела между фазами. Наибольшее практическое значение имеет адсорбция поверхностно-активных веществ и адсорбция примесей из газа либо жидкости специальными высокоэффективными адсорбентами [2, 4].
Похожие работы
... в условиях многоразового использования при температуре до 1000 °С в воздушной среде; матрица — неорганическая (бариевый глиноземистый цемент). [19]. 6. Сырье, используемое в производстве композиционных хемосорбционных волокнистых материалов Поликон К Фенол (ГОСТ 23519-93) – С6Н5ОН (молекулярная масса 94,1) при температуре 25 0C твердое белое кристаллическое вещество (в виде ромбических игл), ...
... полученных в ходе выполнения настоящей работы магнитных жидкостей (с магнитными оксидами железа в качестве дисперсионной фазы). Применение магнитных жидкостей позволяет варьировать свойства данных сорбентов в широких пределах. ü Методом электронно-микроскопического исследования показано, что разработанный способ получения магнитных сорбентов обеспечивает равномерное распределение частиц ...
... или кислот; так получают, например, золь гидроксида железа(III), имеющий следующее строение: {[Fe(OH)3]m n FeO+ · (n–x)Cl–}x+ x Cl– 4.2.2 Агрегативная устойчивость лиофобных коллоидов. Строение коллоидной мицеллы Лиофобные коллоиды обладают очень высокой поверхностной энергией и являются поэтому термодинамически неустойчивыми; это делает возможным самопроизвольный процесс уменьшения ...
... , газ-носитель поступает в колонку, представляющую собой трубку, заполненную сорбентом или другим хроматографическим материалом, играющим роль неподвижной фазы. Рис.5 Схема работы газового хроматографа: 1 – баллон высокого давления с газом-носителем; 2 – стабилизатор потока; 3 и 3 ' – манометры; 4 – хроматографическая колонка; 5 – устройство для ввода пробы; 6 – термостат; 7 – детектор; ...
0 комментариев