ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Промышленные адсорбенты Особенности структуры и адсорбционной способности из "Очистка газов" Макропоры имеют средние радиусы более 10 м (0,1 мкм = 100 нм) и удельную поверхность (поверхность, отнесенную к единице массы адсорбента) порядка 0,5-2,0 м г (500-2000 mVkf). Относительно малая величина удельной поверхности свидетельствует о том, что макропоры не играют существенной роли в эффективности адсорбции (она называется величиной адсорбции), однако они являются транспортными каналами, по которым адсорбируемые молекулы проникают вглубь гранул адсорбента. [c.528] Переходные поры имеют эффективные радиусы в интервале от (1,5-ь 1,6)-10 до 10 м (от l,5- l,6 нм до 100 нм), что значительно превышает размеры обычно адсорбируемых молекул. Удельные поверхности переходных пор могут достигать 400 mVf (4-10 mVkf). Переходные поры заполняются полностью при достаточно высоких парциальных давлениях пара сорбируемого вещества. [c.528] Средние радиусы микропор находятся в области ниже (1,5- -1,6)-10 м. По размерам микропоры соизмеримы с размерами адсорбируемых молекул. Энергия адсорбции в микропорах значительно выше, чем при адсорбции в переходных порах и макропорах, вследствие чего происходит резкое повышение адсорбционной способности в области малых концентраций поглощаемого компонента. Адсорбция в микропорах при этом приводит к их объемному заполнению молекулами адсорбата. Одним из основных параметров микропор является их объем. Удельный объем микропор (объем, отнесенный к единице массы адсорбента) составляет примерно (К5)-10 м кг (или 0,1 -0,5 см г). [c.528] Для очистки вредных выбросов промышленных предприятий используют так называемые газовые и рекуперационные активные угли. Газовые угли применяют для улавливания относительно плохо сорбирующихся компонентов, присутствующих в газовом потоке с небольшой концентрацией. Они обладают довольно большим объемом микропор и умеренно развитой переходной поверхностью. Такие угли используются для поглощения веществ с температурой кипения, намного меньшей нормальной температуры. С позиций собственно адсорбции их возможно использовать и для поглощения хорошо адсорбирующихся органических веществ. Однако если концентрация этих веществ в газовом потоке значительна, то определяющую роль при выборе приобретает стадия десорбции. В этом случае целесообразно применять рекуперационные угли. [c.528] Представителями газовых углей, выпускаемых отечественной промышленностью и применяемых для очистки промышленных выбросов, являются угли типа АГ, КАУ и СКТ различных модификаций, а представителями рекуперационных углей — угли типа АР, APT и СКТ-3. Основные характеристики некоторых марок углей приведены в табл. 16.2. [c.528] В последнее время стали производить активные угли из полимерных материалов. Они имеют развитую систему микропор, диаметр которых колеблется от 10 м до 1,5-10 м (1,0-1,5 нм). Отличительной их особенностью является повышенная адсорбционная активность в области малых концентраций компонента и более регулярная структура, которая приводит, в частности, к улучшению механической прочности угля (например, угля марки САУ, изготовляемого из полимера сарана, сара-новый активный уголь). [c.528] Внимание многих исследователей в последние годы привлечено к новому типу углеродных адсорбентов - молекулярно-ситовым углям (MS ). Этот интерес не случаен. Молекулярно-ситовые угли имеют более узкие поры, чем сарановые угли, и адсорбция на них молекул малого диаметра является предельным случаем адсорбции за счет дисперсионных сил (сил Ван-дер-Ваальса) подобно адсорбции более крупных молекул циклогексана и бензола на сарановом уше, когда диаметр пор адсорбента соизмерим с размерами молекул адсорбата. В силу своих сорбционных свойств молекулярно-ситовые угли имеют широкие перспективы промышленного применения. Особенности их энергетической структуры в отдельных случаях обусловливают некоторые преимущества MS перед цеолитами. Так, например, они могут служить эффективным средством разделения и очистки газовых и жидких смесей в присутствии такого полярного компонента, как вода. Плохая сорбируемость полярных веществ на углеродных адсорбентах предопределяет также возможность использования молекулярно-ситовых углей для очистки газовых потоков от различных органических примесей. [c.529] Сравнивая основные характеристики исследуемых углей, следует отметить, что насыпная плотность молекулярно-ситового угля существенно больше насыпной плотности углей СКТ и APT, что связано с малыми объемами у них микро- и макропор. Другая особенность молекулярно-ситовых углей - отсутствие зольности и содержания элементарной серы. [c.529] Молекулярно-ситовые уши по однородности пористой структуры близки к цеолитам. Наблюдается отсутствие переходной пористости при незначительном объеме макропор. [c.529] Размер пор, м (А) Насыпная плотность, кг/м (г/см ) Кажущаяся плотность, кг/м (г/см ) Объем макропор, м /кг (см г) Объем микропор, м кг (см г) Общий объем пор, м кг (см г) Примечание. Истинная плотност 4-10 (4) 640 (0,64) 1100(1,1) 2,1-10- (0,21) 1.3-10 (0,13) 3.4-10- (0,34) ь всех приведённь 5-10 (5) 520 (0,52) 900 (0,9) 3.8-10- (0,38) 1.8-10 (0,18) 5,6-10 (0,56) JX углей составлж 6-10 (6) 510(0,51) 880 (0,88) 3.8-10 (0,38) 2,М0- (0,21) 5.9-Ю- (0,59) т 1800 кг/м (1,8 i 7-10 (7) 500 (0,50) 860 (0,86) 3,8-10- (0,38) 2,3-Ю- (0,23) 6,1-10- (0,61) Усм ). [c.529] На рис. 16.1, а представлены изотермы адсорбции S на углях при 20 °С в области его малых концентраций (с = 0,1-ь2,0 г/м ), соответствующих реальным условиям проведения процесса рекуперации S из вентиляционных выбросов вискозных и кордных производств. Изотермы показывают, что при концентрациях S менее 0,7 г/м адсорбционная активность молекулярно-ситового угля MS выше, чем угля СКТ, а при концентрациях в интервале 0,7-2,0 г/м адсорбционная активность угля СКТ превышает значение а для угля MS . Уголь марки APT во всем указанном интервале концентраций S характеризуется более низкой адсорбционной активностью. [c.530] Изотермы адсорбции S на тех же углях при более высоких концентрациях и 20°С (рис. 16.1, б) показывают, что активность ушей СКТ и APT в отношении S выше активности угля MS . Последнее обстоятельство связано с малым объемом микропор у угля MS , который равен 1,8-10 м кг (0,18 MVr). [c.530] Графики, представленные на рис. 16.2, свидетельствуют о температурной инвариантности изотерм адсорбции Sj на углеродных микропористых адсорбентах в широком интервале относительных заполнений и изменений мольной работы адсорбции А. Кроме того, во всей области относительных заполнений характеристическая кривая адсорбции S на угле MS лежит значительно правее характеристических кривых адсорбции на других углях. Поэтому получение полимерных активных ушей с развитым объемом микропор, соизмеримых по размерам с микропорами углей MS , следует считать перспективным направлением развития адсорбционной техники, в частности, при решении проблемы очистки промышленных выбросов от S . [c.530] В литературе отмечается, что адсорбенты на основе органических волокон являются микропористыми, и адсорбционное равновесие на них хорошо описывается уравнением изотермы адсорбции теории объемного заполнения микропор. [c.531] Силикагели и алюмогели — синтетические минеральные адсорбенты — находят многообразное применение благодаря возможностям регулирования их пористой структуры в зависимости от условий получения. Кроме того, они обладают явным преимуществом перед активными углями в плане техники безопасности - негорючестью. [c.531] По своей природе силикагели — гидрофильные адсорбенты с высокой адсорбционной емкостью. Используют их в основном для осушки газовых (и жидких) потоков и поглощения паров полярных веществ (например, метилового спирта) из газового потока. Следует отметить, что пары неполярных органических веществ (например, углеводородов нормального строения и циклических углеводородов) силикагелями поглощаются слабо. [c.531] Отечественной промышленностью выпускаются силикагели кусковые (зерна неправильной формы) и гранулированные (зерна сферической или овальной формы), представляющие собой твердые стекловидные или матовые зерна размером 0,2-7,0 мм, насыпной плотностью 400-900 кг/м Эти силикагели подразделяются на мелкопористые силикагели со средним радиусом пор 10 -1,5-10 м и крупнопористые — более 5-10 м. Промежуточную структуру составляют среднепористые силикагели. [c.531] В гранулированный мелкопористый силикагель в качестве упрочняющей добавки (против растрескивания) вводят от 4 до 10 % оксида алюминия. [c.531] Некоторые характеристики силикагелей представлены в табл. 16.4. [c.531] Вернуться к основной статье