ADSZORPCI Ksztette Varga Istvn VEGYSZETILELMISZERIPARI KZPISKOLA CSKA varga

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 anyagot adszorptívumnak, vagy adszorbátumnak nevezzük.

Alkalmazása: q. Gázok tisztítására és szárítására, q. Folyadékok tisztítására és derítésére, q. Gáz- és gőzelegyek szétválasztására, qllékony oldószergőzök kinyerésére levegőből, vagy más gázokból. ØAz adszorpció elsősorban a megkötendő komponens kicsi kiindulási koncentrációja esetén használatos.

Az adszorpció mechanizmusa Az adszorpció az adszorbens szemcséi, valamint az adszorptívum részecskéi között fennálló tömegvonzáson alapszik. ØAz adszorbens belsejében ható kochéziós erők egymást kiegyenlítik. Ø 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 Lekötött kochéziós erők Kifelé ható adhéziós erők

q. A kifelé ható erők nagysága arányos a felülettel, azért az adszorbensnek minél nagyobb felületűnek kell lennie. q. Az adszorpció kezdeti szakaszában az adszorbens részecskéi nagy szabad felülettel rendelkeznek, így időegység alatt sok adszorptívum részecske kötődhet meg: az adszorpció sebessége is nagy. ØEgy idő után a deszorpció sebessége eléri az adszorpcióét, és beáll a dinamikus egyensúly: ahány részecske megkötődik időegység alatt, ugyanannyi deszorbeálódik.

q Egyensúlyi állapotban az egységnyi adszorbens tömegén (mad) megkötött anyag tömege (m), egyenesen arányos a megkötött anyag folyadék illetve gázfázisbeli koncentrációjával (x illetve p). Folyadékok esetében Gázok esetében a, b, m és n – állandók, amelyek az adszorbens és adszorptívum tulajdonságaitól függenek.

Adszorpciós izotermák: Folyadékok esetében Gázok esetében

q. A diagramokon azt látjuk, hogy állandó hőmérsékleten, minél nagyobb az adszorptívum koncentrációja a folyadékban illetve parciális nyomása a gázban, annál nagyobb mennyiségben kötődik meg az adszorbens felületén. q. Az adszorbens és az adszorptívumot hordozó fázis érintkezési felülete is kihatással van a megkötött anyag mennyiségére.

Az adszorpció sebessége ØAz 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: v. Fizikai, és v. Kémiai adszorpciót (kemoszorpció). Ø A kémiai adszorpció általában nem megfordítható folyamat, vagyis a deszorpciót nem lehet végrehajtani.

Az adszorbensek jellemzői és fajtái q Adszorbensként pórusos szilárd, nagy fajlagos felületű anyagok használatosak. q A fajlagos felületet általában egységnyi tömegre vonatkoztatják. v Az iparban adszorbensként főleg: - aktív szenet, - ásványi adszorbenseket (szilikagél, zeolit), - szintetikus ioncserélő gyantákat (ionitokat) használnak.

Az adszorbensek iránti követelmények: ØNagy legyen az aktivitásuk (nagy adszorpciós képesség kis adszorptívum koncentráció esetén is); ØNagy szilárdság a gyakori hőfokváltozás miatt; ØKémiai ellenállóképesség az alkalmazandó gázokkal, gőzökkel, folyadékokkal szemben; ØJó elválasztó képesség a kívánt alkotórészre vonatkoztatva, vagyis az adszorbeált anyag könnyű deszorpciója.

Adszorpciós berendezések Az adszorpciót végezhetik: Ø szakaszos és Øfolyamatos üzemmenetben. v 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 kondenzátumelvezetésére 7 – Nyílás az adszorbens behelyezésére; 8 – Nyílás az adszorbens eltávolítására.

Folyamatos űzemű adszorber

Hiperszorber I – Adszorpciós zóna; II – Rektifikációs zóna; III – Deszorpciós zóna; 1, 3, 4, 4 a – 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; G 1 – Éles gőz; G 2 – Gőz; G 3 – 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.