? Az adszorbens által megkötött mennyiség = x, X: telítettség, töltés, kapacitás. Adszorpció. m kg. A kötőerők

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "? Az adszorbens által megkötött mennyiség = x, X: telítettség, töltés, kapacitás. Adszorpció. m kg. A kötőerők"

Béla Pap
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 Adszorpció A kötőerők Szilárd anyagok felületén történő komponensmegkötés (oldatokból és gázelegyekből) Szilárd felületen történő sűrítés Fizikai~ Van der Waals-féle kötőerők Kondenzációs hő Könnyebb deszorpció Kémiai~ Kémiai kötőerők reakcióhő nehezebb deszorpció (reverzibilis) (irreverzibilis) Az adszorpciónak kedvez: A jó adszorbens -az adszorbeálandó komponens nagy móltömege Nagy fajlagos felületű és Szelektív (kondenzációra való hajlam) - a magas kritikus hőmérséklet - a magas nyomás Az adszorbens belső pórusai! szelektivitás = Ez teszi lehetővé a szétválasztást ( tisztítást ) Milyen a gyakorlat számára jó adszorbens - szelektív Célunk a szétválasztás, tisztítás! - nagy fajlagos felület - nagy kapacitás (x DIN ) - ε TÖLTET nagy legyen x MARADÓ minél kisebb Az adott adszorbens tömeggel minél több szennyeződést szeretnénk megkötni Az ágy nyomásvesztesége ( p ÁGY ) alacsony legyen Legyen jól (sok ciklusban) regenerálható Kopásálló, szilárd, hőálló, stb. Olcsó Az adszorpció ( statikus ) egyensúlyának leírása: Adott a megkötendő gázkomponens koncentrációja (parciális nyomása: p i ) [] x Az anyagpár Adott: az adszorbens? Az adszorbens által megkötött mennyiség = x, X: telítettség, töltés, kapacitás 3 m kg ADSZORBEÁLT _ GÁZ ADSZORBEÁLT _ GÁZ =,,% kg ADSZORBENS kg ADSZORBENS 1

felületű és Szelektív (kondenzációra való hajlam) - a magas kritikus hőmérséklet - a magas nyomás Az adszorbens belső pórusai!

2 Adszorpciós (statikus) egyensúlyi összefüggések, diagramokon: Adszorpciós egyensúlyi izotermák: izotermák izobárok izosztérák Egyensúlyi telítettség: X t 1 =állandó t 2 =állandó Parciális nyomás(p i ) X pi = állandó t [ o C] Növekvő t Az adszorpciót döntő mértékben befolyásolja a megkötendő komponens és az adszorbens => az adszorpció anyagpár függő is. Adott,( egy ) anyagpár Az adszorpció (dinamikus ) egyensúlya adszorbens x DINAMIKUS Az egyensúly beállására nincs elegendő idő (diffúziós gátlás, hőfelszabadulás, folyamatos üzem) => X DIN <X EGYENSÚLYI Dinamikus adszorpció: Az egyensúlyi (statikus) állapot elérésének akadálya: -A diffúzió sebessége véges -A hőfelszabadulás (hőelvezetés) nehezíti az izoterm állapot megközelítését Általában: x x DIN ST 0,6...0,9 A gyakorlatban xdin értéke > x KIHASZNÁLH ATÓ (Tökéletlen regenerálás miatt) Az adszorpció berendezése: A tisztítandó gázelegy Határréteg 1.Anyagátmenet a határrétegen adszorber 2.Diffúzió a szemcse pórusaiban 3.Adszorpció (megkötődés),hőfelszabadulás adszorbens Az adszorpció exoterm folyamat! 4.-5.Hőáram a gázfázis irányába Egy adszorbens szemcse vizsgálata 2

Adott,( egy ) anyagpár Az adszorpció (dinamikus ) egyensúlya adszorbens x DINAMIKUS Az egyensúly beállására nincs elegendő idő (diffúziós gátlás, hőfelszabadulás, folyamatos üzem) => X DIN <X

3 2.Anyagátmenet a szemcse pórusaiban Az adszorbens felület véges : Megkötött _ mennyiség Adszorbens _ tömeg => A diffúzió függ a pórusátmérőtől => az adszorpció is függ az adszorbens pórusméret eloszlásától 3.Adszorpció (megkötődés), hőfelszabadulás x vég x kezdeti x: fajlagos adszorpció (kapacitás, telítettség, töltés) [g (adszorbeált tömeg) / g(adszorbens tömeg) ] Q: < az adszorptívum (egyensúlyi) koncentrációja, vagy parciális nyomása, a gázelegyben GÁZ Adszorpció =>hőfelszabadulás A felület telítődött => a szemcse hőmérséklete nővekedik hőleadása a gáz felé => Adszorpció nincs =>hőfelszabadulás nincs => a szemcse hőmérséklete a gáz hőmérséklete felé tart Adszorbens ágy (töltet) adszorber L A tisztítandó gázelegy Az adszorpciós ágy jellemzése: 1. A hőmérséklet változása az ágy hossza mentén (L) 2. Koncentráció változás az ágy hossza mentén 3

Adszorpció (megkötődés), hőfelszabadulás x vég x kezdeti x: fajlagos adszorpció (kapacitás, telítettség, töltés) [g (adszorbeált tömeg) / g(adszorbens tömeg) ] Q: < az adszorptívum (egyensúlyi)

4 1.Hőmérséklet lefutás (t) az adszorber működése közben (τ), ágy hossza mentén (L).( a folyamat adiabatikus ) t BE L t BE t KI Adszorpciós zóna τ 1 t τ 3 τ 2 τ 2. Koncentráció változás az ágy hossza mentén (Szakaszos adszorpció) Használatlan adszorber hossz (HAH) Aktív zóna Telítődött réteg(h) G& T inert sec [ kg] Y BE H X REGENERÁLT [ kg] [ kg] YBE Gáz konc. X EGYENSÚLYI adszorbeál ódó Y BE inert _ gáz Tömegarány! A (szakaszos) adszorpciós ciklus vége : Az áttörés Az áttörés értelmezése diagramon: Használatlan réteg 0 Y τ i KI Y MEGENGEDETT τ i+1 Y KI Y MEGENGEDETT Aktív réteg ( MEGENGEDETT ) Telítődött réteg Áttörés V[m 3 ] A szakaszos adszorpció vége, a regenerálás kezdete Y MEGENGEDETT Molekulasziták : Me + (AlO 2 ) x.(sio 2 ) y.mh 2 O Egyforma, molekuláris méretű pórusok ( rácsüregek ) A kis méretű molekulák adszorbeálódnak Kapilláris kondenzáció: kondenzáció a telítési nyomásnál kisebb nyomás esetén! A pórusokban folyadékfázis jelenik meg. Az adszorpcióra kedvező, a deszorpcióra nem. => hiszterézis Pórus p p 2σ 2 1 = r PÓRUS 4

X EGYENSÚLYI adszorbeál ódó Y BE inert _ gáz Tömegarány!

5 Az adszorpció előnyei: -Kis koncentrációban jelenlevő komponensek megkötésére is alkalmas -Energiaigénye kicsi ( környezeti hőmérsékleten üzemel) -Hőérzékeny anyagok leválasztására is használható - Folyadékok és gázok esetén is alkalmazható hátrányai: -Az adszorbens telítődése miatt szakaszos művelet -A regenerálási ciklusok száma korlátozott (porlódás, öregedés ) -A regenerálás újabb környezetvédelmi gondot okozhat -Az elhasználódott adszorber-tömeg elhelyezése -A gáz előtisztítását igényli Alkalmazása rendkívül gyakori: VOC megkötés Véggáztisztítás ( H 2 S, SO X ), szagtalanítás víztisztítás fémgőz leválasztás csírátlanítás katalízis 5

ciklusok száma korlátozott (porlódás, öregedés ) -A regenerálás újabb környezetvédelmi gondot okozhat -Az elhasználódott adszorber-tömeg elhelyezése -A gáz

6 Deszorpció A szilárd anyag, ( adszorbens ) felületéről történő megkötött komponens eltávolítása. Megvalósítási lehetőségei: 1.A telített réteg felhevítése meleg levegővel, vízgőzzel.a megkötőképesség csökken ( Egyensúly, Le Chatlier _ Braun ) 2. Nyomáscsökkentéssel: 3. Öblítőgázas: Az elnyelt komponenst nem tartalmazó gázzal való átfúvatás. 4.Csereadszorpció: A megkötött komponens kiszorítása az adszorbensen jobban kötődő komponenssel Regenerálás: A telített adszorbens üzemképes ( adszorpcióra képes ) állapotba hozása. Reaktiválás: A használat során lecsökkent aktivitású adszorbens aktivitásának helyreállítása. ( Nem üzemi feladat, pl. aktív szén, 900 o C, O 2 szegény környezet ) A szennyező pl. benzin Gáz (gőz) elegy Adszorpció Deszorpció 6

Csereadszorpció: A megkötött komponens kiszorítása az adszorbensen jobban kötődő komponenssel Regenerálás: A telített adszorbens üzemképes ( adszorpcióra képes ) állapotba hozása.

7 7

Hasonló dokumentumok

A méretezés alapjai II. Épületek terheinek számítása az MSZ szerint SZIE-YMMF 1. Erőtani tervezés 1.1. Tartószerkezeti szabványok Magyar Szabvány: MSZ 510 MSZ 15012/1 MSZ 15012/2 MSZ 15020 MSZ 15021/1