Makala ya adsorption kwenye adsorbent imara
Adsorption hutokea kwenye interface ya gesi-imara au kioevu-imara.
Tofauti na kioevu, uso thabiti ni wa nguvu na kijiometri usio na usawa. Mbali na hilo, adsorbents imara inaweza kuwa na pores Uwepo wa pores husababisha ukweli kwamba adsorption inaambatana condensation ya capillary.
Hebu tuchunguze sehemu ya msalaba wa nafaka ya adsorbent (Mchoro 14).
A
Mchele. 14.
Sehemu ya nafaka adsorbent
Ndani ya awamu, nguvu zote zina usawa. Katika interface ya awamu, hakuna ulinganifu wa anga wa nguvu za mwingiliano wa intermolecular. Kwa hiyo, katika kilele nishati isiyolipwa ni ya juu.
Adsorption kwenye adsorbent imara hutokea katika hatua mbili:
kuenea - kuenea kwa dutu kwenye uso wa adsorbent;
adsorption yenyewe.
Hatua ya kuzuia, ambayo huamua kiwango cha mchakato mzima, ni kuenea. Kwa hiyo, kuchanganya ni jambo muhimu.
Kwa sababu ya usawa wa kijiometri wa uso wa adsorbent, thamani ya adsorption hubainishwa kama kiasi cha adsorbate kwa kila kitengo cha uzito wa adsorbent.
, mol/kg.
Tabia za adsorbents imara.
Mahitaji ya adsorbents
Adsorbents zinazotumiwa zaidi ni sorbents ya kaboni (mbao au mkaa wa mfupa, kaboni nyeusi ya graphitized), udongo wa bentonite, gel ya silika, zeolites, nk.
Vinywaji vya kaboni zinapatikana kutoka kwa kila aina ya malighafi, ambayo chini ya hali fulani inaweza kuzalisha mabaki ya kaboni imara - makaa ya mawe, peat, mbao, shells za nut, mbegu za matunda na mifupa ya wanyama. Makaa bora ni yale yaliyopatikana kutoka kwa vifuu vya nazi na kokwa za parachichi.
Ili kuongeza uwezo wa adsorption wa sorbents ya kaboni, wao pia huwashwa kwa kuwaweka kwenye joto la juu mbele ya mvuke wa maji na. kaboni dioksidi. Wakati wa mchakato wa uanzishaji, resin inayojaza pores ya makaa ya mawe huwaka nje, uso maalum wa adsorbent, na kwa hiyo uwezo wake wa adsorption, huongezeka.
Upeo maalum wa kaboni iliyoamilishwa, ikiwa ni pamoja na uso wa pores zake zote, inaweza kufikia 1000 m 2 / g.
Sorbents ya kaboni hutumiwa kusafisha raia wa maji na chakula; utakaso wa gesi na kujitenga; katika dawa.
Gel ya silika kupatikana kwa kukausha jelly ya asidi ya polysilic; kwa muundo wa kemikali ni SiO 2. Inapatikana kwa namna ya nafaka za porous, eneo maalum la uso ni ~ 500 m 2 / g.
Bentonites- Udongo ulioamilishwa awali na asidi hutumiwa kusafisha syrups, juisi na mafuta ya mboga.
Miwani yenye vinyweleo kupatikana kwa kuondoa madini ya alkali na alkali ya ardhi kutoka kwa glasi.
Zeolite(iliyotafsiriwa kutoka kwa Kigiriki kama "jiwe la kuchemsha" kutokana na uwezo wa kuvimba wakati wa joto) - vifaa vya asili na vya synthetic aluminosilicate. Muundo wao wa kioo huundwa na tetrahedra 4- na 5-, iliyounganishwa na wima ya kawaida kwenye sura ya pande tatu, iliyopenya na mashimo na njia ambazo kuna molekuli za maji na cations za metali za vikundi vya I na II.
Zeolite huonyesha sifa za utangazaji baada ya kuondoa maji kutoka kwenye mashimo yao (wakati wa joto). Zeolite za aina anuwai zina saizi iliyofafanuliwa kabisa ya viingilio vya mashimo na njia. Kwa hiyo, pia huitwa "sieves za Masi" kwa uwezo wao wa kunyonya vipengele fulani tu.
Kutumika kwa kutengwa na utakaso wa hidrokaboni za petroli; kusafisha, kukausha na kutenganisha gesi (ikiwa ni pamoja na hewa); freon kukausha; uchimbaji wa vipengele vya mionzi.
Kuna adsorbents imara yenye vinyweleo Na zisizo na vinyweleo.
Adsorbent porosity imedhamiriwa na uwiano wa jumla ya kiasi cha pore V n kwa jumla ya kiasi cha adsorbent V matangazo
P = V P / V matangazo.
Kulingana na saizi ya pore, adsorbents za macroporous, mesoporous na microporous zinajulikana.
Jedwali 3
|
adsorbent |
Maalum uso, m 2 / kg | ||
|
Isiyo na vinyweleo |
Saruji, saruji |
||
|
Kinyweleo | |||
|
- macroporous |
Asbestosi, unga, kuni, |
||
|
- mesoporous |
Bentonites, gel ya silika |
||
|
- microporous |
Mkaa ulioamilishwa, zeolites, glasi za porous |
Porosity ya adsorbent ni umuhimu mkubwa kwa adsorption: juu ni, kubwa ya eneo la uso maalum na juu ya uwezo wa adsorption. Hata hivyo, hii ni kweli tu ikiwa molekuli za adsorbate ni ndogo na zinaweza kupenya kwa urahisi pores, i.e. kulinganishwa na ukubwa wa pore.
Kuna polar (hydrophilic) na zisizo za polar (hydrophobic) adsorbents.
Polar(iliyowekwa vizuri na maji) - gel ya silika, zeolite, udongo, kioo cha porous ; zisizo za polar(sio kulowekwa na maji) - kaboni iliyoamilishwa, grafiti, talc, parafini.
Mahitaji ya adsorbents:
eneo kubwa la uso maalum (iliyopatikana kwa kusaga, kuamsha uso, kutumia safu nyembamba ya adsorbent kwenye uso wa porous (keramik, matofali));
nguvu ya mitambo, utulivu wa joto na kemikali;
gharama nafuu;
uwezekano wa kuzaliwa upya.
Sheria za kuchagua adsorbents
Wakati wa kuchagua adsorbent, ni muhimu kuamua aina ya dutu kuwa adsorbed (polar, mashirika yasiyo ya polar, surfactant). Adsorbents ya polar haipaswi kutumiwa kwa adsorption kutoka kwa ufumbuzi wa maji, kwa sababu wanaweza kufyonza kutengenezea - maji. Inashauriwa kuzitumia kwa adsorption kutoka kwa ufumbuzi usio na maji.
Adsorbents zisizo za polar huvutia vizuri kutoka kwa vyombo vya habari vya maji.
Molekuli za diphilic zinaweza kutangazwa kwenye adsorbent yoyote. Wakati huo huo, wanajielekeza wenyewe na vikundi vyao vya polar kuelekea mazingira ya polar, na kwa vikundi vyao vya nonpolar kuelekea mazingira yasiyo ya polar (Mchoro 15).
Safu ya adsorption inayotokana inaweza kubadilisha asili ya uso. Kwa mfano, adsorption ya molekuli diphilic kutoka suluhisho la maji inaongoza kwa hydrophilization uso wa makaa ya mawe, kama matokeo ya ambayo makaa ya mawe hupata uwezo wa kunyunyiziwa na maji.
Rebinder athari: Wakati surfactant ni adsorbed, tofauti polarity kati ya adsorbent na kutengenezea hupungua.
Tofauti kubwa zaidi katika polarity, ndivyo kiwango cha mgawanyiko wa solute na kutengenezea kinaongezeka.
Wakati wa kuchagua adsorbent, ni muhimu kuzingatia ukubwa wa molekuli ya adsorbent: kipenyo cha pores lazima kisichozidi kipenyo cha molekuli.
Nadharia za msingi za adsorption kwenye adsorbents imara
Nadharia zote zinatengenezwa kwa adsorption ya gesi na mvuke yabisi, kwa kuwa mfumo wa gesi-ngumu una vipengele viwili tu na kwa hiyo ni rahisi kwa kuzingatia kinadharia ya jambo la adsorption.
Mnamo mwaka wa 1915, Langmuir na Polyany wakati huo huo na kwa kujitegemea waliunda nadharia mbili tofauti kabisa za adsorption ya gesi kwenye imara.
Kanuni za msingi za nadharia ya Langmuir ya adsorption ya monomolecular.
Wakati wa kuendeleza nadharia ya utangazaji wa gesi ya monomolecular kwenye adsorbent imara, Langmuir aliendelea kutoka kwa mawazo yafuatayo.
1. Adsorption haitokei kwenye uso mzima wa bure wa adsorbent, lakini kwenye vituo vya kazi vinavyojulikana na kiwango cha juu cha nishati ya bure (pamoja na adsorption kwenye interface ya kioevu-gesi, vituo vyote vya kazi vinafanana kwa nguvu) (Mchoro 16).
2
. Adsorption imejanibishwa katika vituo vya adsorption binafsi (molekuli hazitembei kwenye uso).
3. Kutokana na radius ndogo ya hatua ya nguvu za adsorption, kila kituo cha kazi, kinachotangaza molekuli ya adsorbate, inakuwa.
inakuwa haina uwezo wa adsorption zaidi (molekuli zinazopiga molekuli za adsorbed zinaonyeshwa bila kuchelewa).
4. Mwingiliano kati ya molekuli za adsorbate unaweza kupuuzwa.
5. Usawa wa nguvu huanzishwa katika mfumo, i.e. kiwango cha adsorption ni sawa na kiwango cha desorption.
Mlinganyo wa Langmuir wa kuelezea utepetevu wa gesi kwa uso mgumu
.
Mlinganyo wa Langmuir unaweza kutumika tu kwa kukosekana kwa adsorption zaidi ya safu ya monomolecular.
P Mchele. 17.
s-isotherm ya umbo la adsorption
Kwa sababu ya hitaji la kuelezea asili ya isothermu kama hizo, hitaji la nadharia zingine liliibuka.
Kanuni za msingi za nadharia ya Polyani ya adsorption ya polymolecular.
1. Adsorption ni kutokana na nguvu za kimwili tu.
2. Hakuna vituo vya kazi juu ya uso wa adsorbent, na nguvu za adsorption hutoka kwenye uso mzima wa adsorbent na kuunda uwanja wa nguvu unaoendelea kuzunguka.
3
Mchele. 18.
Mpangopolymolecular adsorption byNadharia za Polyani
. Vikosi vya adsorption hufanya kwa umbali mkubwa, kuzidi saizi ya molekuli ya mtu binafsi ya adsorbent, na kwa hivyo tunaweza kuzungumza juu ya uwepo wa kiasi cha adsorption kwenye uso wa adsorbent, ambayo imejaa molekuli za adsorbent (Mchoro 18). .
4. Athari za nguvu za adsorption hupungua kwa umbali kutoka kwa uso na kwa umbali fulani inakuwa sawa na sifuri.
5. Chini ya ushawishi wa uwanja wa adsorption, inakuwa inawezekana kuunda tabaka kadhaa za molekuli za adsorbate. Safu ya kwanza ya adsorption hupata mvuto na mgandamizo mkubwa zaidi; bidhaa za gesi hujilimbikiza kuwa kioevu.
6. Kuvutia kwa molekuli iliyotolewa na uso wa adsorbent haitegemei kuwepo kwa molekuli nyingine katika nafasi ya adsorption.
7. Nguvu za adsorption hazitegemei joto na, kwa hiyo, kiasi cha adsorption haibadilika na mabadiliko ya joto.
Nadharia ya Polyani ya adsorption ya polimolekuli huwezesha kuelezea adsorption kwenye adsorbenti za porous na kueleza kimaelezo asili ya isotherm yenye umbo la s. Hasara kuu Nadharia ya Polyany - ukosefu wa usemi wa uchanganuzi wa isotherm ya adsorption.
Kanuni za msingi za nadharia ya adsorption ya polymolecular ya BET.
Brunauer, Emmett na Teller walitengeneza nadharia kama inavyotumika kwa utangazaji wa mvuke. Nadharia hii iliitwa nadharia ya BET baada ya herufi za kwanza za majina ya mwisho ya waandishi.
1. Adsorption hutokea chini ya hatua ya vikosi vya van der Waals.
2. Nishati ya uso isiyolipwa inasambazwa kwa usawa juu ya uso wa adsorbent. Kuna vituo vya kazi kwenye uso na mkusanyiko wa juu nishati.
3. Vituo vyote vya uso vya kazi vinachukuliwa na chembe za adsorbate, na kutengeneza safu ya kwanza. Kila molekuli ya safu ya kwanza inawakilisha tovuti ya kazi kwa adsorption zaidi, ambayo inaongoza kwa malezi ya safu ya pili, ya tatu, nk. Katika kesi hiyo, ujenzi wa tabaka zifuatazo inawezekana ikiwa ya kwanza ni tupu (Mchoro 19).
4
. Mwingiliano wa molekuli za jirani za adsorbed ndani ya safu sawa hupuuzwa;
5. Kuna usawa wa nguvu: adsorption desorption.
Nadharia ya BET inaelezea isotherm ya umbo la s.
Kwa kuongeza, equation inayoelezea isotherm ya adsorption ilipatikana, inayoitwa Mlinganyo wa utangazaji wa polimolekuli ya BET:
,
Wapi R s - shinikizo mvuke ulijaa kwa joto fulani; r/r s - shinikizo la mvuke wa jamaa;
,
kр - usawa wa adsorption mara kwa mara kwa safu ya kwanza; k L - condensation ya mvuke mara kwa mara.
Kwa shinikizo la chini la jamaa ( R/R s<< 1 и uk << uk s) mlinganyo wa BET unageuka kuwa mlingano wa Langmuir wa utepetevu wa monomolekuli.
Freundlich equation
Katika mazoezi, equation ya majaribio ya Freundlich mara nyingi hutumiwa kuelezea kwa uchanganuzi utegemezi wa adsorption kwenye adsorbent thabiti kwenye mkusanyiko wa adsorbent:
- kwa adsorption ya gesi;
- kwa adsorption kutoka kwa suluhisho,
Wapi β, n- mgawo wa majaribio kulingana na asili ya adsorbent na joto.
Mlinganyo wa Freundlich ni mlingano wa kimfano, kwa hivyo hauelezei isotherm nzima ya adsorption, lakini sehemu yake ya curvilinear pekee.
P 
Freundlich equations mara kwa mara imedhamiriwa kwa misingi ya data ya majaribio. Ili kufanya hivyo, equation ya Freundlich inaletwa kwa fomu ya mstari (logarithm):
na ujenge grafu katika kuratibu za ln A = f( ln R), ambayo ni mstari wa moja kwa moja (Mchoro 20). Tangent ya angle ya mwelekeo ni sawa na n, na sehemu iliyokatwa na mstari wa moja kwa moja kwenye mhimili wa kuratibu ni -ln uk.
Mlinganyo wa Freundlich ni mlingano wa kimajaribio. Kwa hivyo, inaweza kutumika kukokotoa thamani ya adsorption katika anuwai ya viwango vya usawa ambavyo maadili ya viunga vimepatikana. Na n.
Faida ni urahisi wa matumizi, kwa hiyo mara nyingi hutumiwa katika mahesabu ya uhandisi.
Ufinyu wa kapilari
Kwa shinikizo sawa na shinikizo la mvuke ulijaa R s, huanza condensation ya capillary.
Mchakato wa kuchuja mvuke kwa yabisi yenye vinyweleo adsorbents ni pamoja na hatua 2.
P
Mchele. 21.
Ufinyu wa kapilari
wets uso wa imara, uso wa kioevu kwenye interface na mvuke huunda meniscus concave (Mchoro 21).
Inajulikana kuwa shinikizo la mvuke uliyojaa juu ya uso wa concave (yenye radius ya curvature. r) ya kioevu ni chini ya shinikizo la mvuke juu ya uso wa gorofa (radius ya curvature ni ).
Matokeo yake, mvuke, ambayo imejaa juu ya uso wa gorofa, inakuwa supersaturated juu ya kuwasiliana na uso concave ya kioevu na condenses.
Katika hatua ya pili, capillaries hujazwa na kioevu - condensation ya capillary. Nje, hii inajidhihirisha kama ongezeko kubwa la adsorption kwa shinikizo R s (Mchoro 22).
NA 
uhusiano kati ya radius ya meniscus spherical na shinikizo la mvuke uliojaa kwenye joto T juu ya meniscus inaonyeshwa na mlinganyo wa Thomson (Kelvin):
Wapi R r - shinikizo la mvuke ulijaa juu ya meniscus concave na radius ya curvature r;R - shinikizo la mvuke iliyojaa juu ya uso wa gorofa (radius ya curvature ya uso wa gorofa ni infinity); σ - uso
mvutano wa maji; r- radius ya curvature ya meniscus concave; V m - kiasi cha molar ya kioevu; R- gesi ya ulimwengu wote.
Mlinganyo wa Thomson-Kelvin ndio kuu katika mahesabu yanayohusiana na uzushi wa condensation ya capillary. Kujua shinikizo R r na R , unaweza kuhesabu radius ya juu ya capillaries ambayo condensation itatokea. Data hii ni muhimu kwa uteuzi sahihi wa adsorbent.
Condensation ya capillary ni jambo la pili. Inatokea si chini ya ushawishi wa nguvu za adsorption, lakini chini ya ushawishi wa nguvu za mvuto wa mvuke kwa meniscus concave ya kioevu.
Condensation ya capillary kawaida hutokea haraka sana, kuishia kwa dakika chache.
Katika mazoezi, uzushi wa adsorption, unafuatana na condensation ya capillary, hutumiwa katika mchakato wa kurejesha, i.e. kukamata na kurejesha vimumunyisho tete kwa uzalishaji. Kwa mfano, wakati wa kuzalisha pectini (ambayo hutumiwa sana katika sekta ya chakula) kutoka kwa massa ya beet, pombe ya ethyl hutumiwa. Wakati wa shughuli za uzalishaji, ~ lita 2 za ethanol kwa kilo 1 ya pectini hutolewa. Ili kuzuia upotezaji wa pombe, hewa iliyojaa na mvuke wa ethanol hupitishwa kupitia safu ya adsorbent ya porous - kaboni iliyoamilishwa, kwenye capillaries ambayo adsorption ya kwanza na kisha condensation ya capillary ya pombe hutokea. Baada ya adsorbent kujaa, mvuke wa maji ya moto hupitishwa ndani yake, na kusababisha uvukizi na uharibifu wa pombe, na mchanganyiko wa mvuke wa maji-pombe hupunguzwa kwenye jokofu.
Adsorption ya ionic kutoka kwa suluhisho
Ionic adsorption - adsorption kutoka kwa ufumbuzi wa electrolytes kali. Katika kesi hii, solute ni adsorbed kwa namna ya ions.
Adsorption ya ionic ni mchakato ngumu zaidi ikilinganishwa na adsorption ya molekuli, kwani suluhisho tayari lina chembe za angalau aina 3: cations, anions ya molekuli ya solute na kutengenezea.
Ionic adsorption ina idadi ya vipengele.
1 Adsorbed kushtakiwa chembe (ions), si molekuli;
Adsorption hutokea tu polar adsorbents, mara nyingi huitwa adsorption ya polar;
Adsorption inaambatana na malezi mara mbilisafu ya umeme (DES);
Adsorption ni uchaguzi, yaani, juu ya adsorbent iliyotolewa, cations na anions ni adsorbed tofauti.
Ion adsorption inategemea kemikali nguvu, na mara nyingi zaidi kinetically Malena;
Ion adsorption ina sifa ya jambo hilo kubadilishana adsorption.
Adsorption ya ion huathiriwa na mambo kadhaa.
1 Asili ya kemikali ya adsorbent
Polar zaidi adsorbent, ni bora adsorbs ions kutoka ufumbuzi wa maji. Anions hutangazwa kwenye vituo vinavyotumika ambavyo hubeba malipo mazuri, na cations hutangazwa kwenye hasi.
2. Kemikali asili ya ions
a) Adsorption ya ions huathiriwa sana na ukubwa wa radius ya ioni. Kadiri radius ya fuwele ya ioni inavyokuwa na chaji sawa, ndivyo inavyozidi kutangazwa, kwani kwa kuongezeka kwa radius ya fuwele ya ioni, polarization, na, kwa hiyo, uwezo wa kuvutia kwenye uso wa polar - kuwa adsorbed juu yake. Wakati huo huo, ongezeko la radius ya fuwele husababisha kupungua kwa ugiligili wa ioni, na hii hurahisisha utangazaji.Kwa mujibu wa hili, ioni zinaweza kupangwa kwa mfululizo kulingana na kuongeza uwezo wa adsorption, unaoitwa. safu za lyotropic:
Li+< Na + < К + < Rb + < Cs +
Mg 2+< Ca 2+ < Sr 2+< Ba 2+
Сl -< Br – < NQ 3 – < I – < NCS – .
uwezo wa adsorption huongezeka
b) Kadiri ioni inavyozidi kuchaji, ndivyo ioni inavyovutiwa na uso ulio na chaji tofauti wa ile dhabiti, ndivyo mtangazaji unavyokuwa na nguvu zaidi:
K+<< Са 2+ << А1 3+ << Th 4+ .
uboreshaji wa adsorption
Ya riba hasa kwa kemia ya colloidal ni adsorption ya ioni kwa nyuso. kioo, ambayo ina ioni sawa au zinazohusiana. Katika kesi hii, adsorption inaweza kuchukuliwa kama fuwele, i.e. kukamilika kwa kimiani kioo ioni zinazoweza kutangazwa juu yake. Iliruhusu Paneth Na Faience tengeneza kanuni ifuatayo:
Ioni huwekwa kwenye uso wa fuwele, ambayo ina uwezo wa kukamilisha kimiani ya fuwele na kutoa kiwanja kinachoweza kuyeyuka kwa kiasi. ioni, imejumuishwa katika kioo.
Kwa hiyo, ikiwa tuna kioo cha kloridi ya fedha nAgCl, na suluhisho lina K + na Cl - ions, basi Cl - ions itatangazwa kwenye kioo.
Adsorption ya kubadilishana ion
Adsorption ya kubadilishana ion- Huu ni mchakato ambao adsorbent dhabiti hubadilisha ioni zake na ioni za ishara sawa kutoka kwa suluhisho la kioevu.
Adsorbent dhabiti, isiyoweza kuyeyuka katika maji, inachukua ioni za chaji sawa (cations au anions) kutoka kwa suluhisho na badala yake hutoa kwenye suluhisho idadi sawa ya ioni zingine za chaji sawa. Mchakato huu wa kubadilishana ioni ni sawa na athari za kubadilishana kemikali, lakini hutokea tu juu ya uso wa awamu imara.
Adsorption ya kubadilishana ion ina sifa zifuatazo:
maalum, yaani, ions fulani tu zina uwezo wa kubadilishana;
si mara zote zinazoweza kugeuzwa;
huendelea polepole zaidi kuliko adsorption ya molekuli;
inaweza kusababisha mabadiliko katika pH ya mazingira.
Vitu vinavyoonyesha uwezo wa kubadilishana ioni huitwa ionites. Kulingana na aina gani ya ions inayohusika katika kubadilishana, wabadilishanaji wa ion wamegawanywa katika kubadilishana kwa cation na kubadilishana anion. Wabadilishaji wa cation wana uwezo wa kubadilishana cations, ikiwa ni pamoja na H + ion, na kubadilishana anion - anions, ikiwa ni pamoja na OH - ion. Pia kuna ampholiti ambazo, kulingana na hali, zinaweza kuonyesha sifa za kubadilishana-cation na anion-exchange.
Wafanyabiashara wa Ion wana muundo kwa namna ya mfumo, kwa kawaida "huunganishwa" na vifungo vya ushirikiano. Mfumo huo una malipo chanya au hasi, yanayolipwa na malipo ya kinyume ya ioni za rununu (kaunta), ambayo inaweza kubadilishwa kwa urahisi na ioni zingine na malipo ya ishara sawa. Mfumo hufanya kama polioni na huamua kutoyeyuka kwa kibadilishaji ioni katika vimumunyisho.
Kuna kubadilishana ioni za asili na za syntetisk. Asili: vifaa vya aluminosilicate - hydromica, zeolites, nk. Synthetic: resini za kubadilishana ioni, kaboni za sulfuri, selulosi za kubadilishana ioni.
Ubadilishanaji wa ion hutumiwa sana katika tasnia mbalimbali. Wabadilishanaji wa ion hutumiwa kwa matibabu ya maji machafu, kulainisha na kufuta maji, katika utengenezaji wa sukari, maziwa (kubadilisha muundo wake wa chumvi), divai (kuzuia uwingu na kupungua kwa asidi).
Adsorption kwenye kiolesura cha gesi-ngumu
Kipengele cha sifa ya nyuso imara ni porosity yao. Hali ya uso wa adsorbent, ukubwa na sura ya pores yake huathiri adsorption, kubadilisha sifa zake za kiasi na ubora, i.e. utaratibu wa adsorption.
Nyuso dhabiti kama adsorption hutumika kufyonza gesi au vimiminika, na michakato ya utangazaji hutokea kwenye violesura vya gesi-ngumu (S-G) na kioevu-kioevu (S-L).
Tofauti na uso wa kioevu, uso wa yabisi ni kijiometri na kwa nguvu inhomogeneous - adsorbents imara inaweza kuwa na pores. Moja ya sifa kuu za adsorbents vile ni porosity P, ni sawa na uwiano wa jumla ya pore kiasi V p kwa jumla ya kiasi cha adsorbent V vol, i.e. . Kulingana na porosity, adsorbents imara imegawanywa katika vikundi viwili: zisizo na vinyweleo Na yenye vinyweleo.
Interface ya awamu ya adsorbents zisizo za porous inafanana na contour ya mwili imara. Katika adsorbent ya porous, uso huu ni mkubwa zaidi kutokana na kuwepo kwa pores. Mara nyingi adsorbents ya porous hutumiwa kwa namna ya poda.
Michakato ya kunyonya gesi au dutu iliyoyeyushwa na nyenzo ngumu au vinywaji inaweza kutokea kupitia njia tofauti na kwa ujumla huitwa. mchujo.
Kuna michakato minne kuu ya kunyonya: kunyonya, utangazaji, ufupisho wa capillary, chemisorption.
Kunyonya inarejelea ufyonzaji wa gesi au mvuke kwa ujazo mzima wa kigumu au kimiminika.
Utaratibu huu unajumuisha kupenya kwa molekuli za gesi ndani ya wingi wa sorbent na kuishia na kuundwa kwa suluhisho imara au kioevu. Usambazaji wa molekuli za gesi katika awamu imara au kioevu hutokea hasa kwa kuenea. Kwa kuwa kiwango cha usambaaji katika yabisi ni cha chini sana, ufyonzaji ndani yake hutokea polepole sana na inachukua muda mwingi kuanzisha usawa.
Adsorption inayoitwa ukolezi wa hiari kwenye kiolesura kigumu au kioevu cha dutu yenye mvutano wa chini wa uso.
Adsorption ni mchakato wa uso tu, ambao unajumuisha mwingiliano wa molekuli au ioni za adsorbate (gesi au dutu iliyoyeyushwa) na uso wa adsorbent kutokana na nguvu za van der Waals, vifungo vya hidrojeni, na nguvu za umeme. Kasi ya mchakato huu ni ya juu, na adsorption hutokea mara moja.
Ufinyu wa kapilari ni mchakato wa kuyeyusha mvuke kwenye vinyweleo vya sorbent kigumu. Mvuke unaweza kuganda tu kwa halijoto chini ya muhimu. Ikiwa kioevu kilichosababisha kinapunguza vizuri kuta za capillaries, i.e. uso wa sorbent, basi menisci ya concave huundwa katika capillaries kama matokeo ya kuunganisha kwa tabaka za adsorption za kioevu zinazoonekana kwenye kuta za capillaries. Condensation ya capillary hutokea chini ya ushawishi si wa nguvu za adsorption, lakini ya nguvu za mvuto wa molekuli za mvuke kwenye uso wa meniscus concave ya kioevu kwenye pores. Huendelea haraka sana na huisha ndani ya dakika chache.
Chemisorption- Huu ni mchakato wa utangazaji unaotokea chini ya ushawishi wa nguvu za valensi za kimsingi, kwa hivyo huainishwa kama utangazaji wa kemikali.
Swali la 2. Adsorption ya kimwili na kemikali na sifa zao
Adsorption juu ya nyuso imara inaweza kuelezewa na kuwepo kwa mashamba ya nguvu ya kuvutia yanayotokana na vifungo visivyo na usawa katika latiti ya kioo.
Nguvu za adsorption zinaundwa na nguvu za mwingiliano wa valence (kemikali) na nguvu dhaifu za van der Waals (za mwili). Jukumu la wote wawili katika kesi tofauti za adsorption ni tofauti. Kwa hiyo, mwanzoni mwa utangazaji wa gesi nyingi, wakati shinikizo lao ni la chini, adsorption ya kemikali huzingatiwa; kwa shinikizo la kuongezeka hutoa njia ya kimwili, ambayo huamua hasa adsorption ya gesi. Adsorption huathiriwa sio tu na asili ya adsorbent, lakini pia na adsorbent. Juu ya adsorbents imara, gesi hizo ambazo hupunguza kwa urahisi zaidi hupigwa kwa nguvu zaidi, i.e. ambao halijoto muhimu ni ya juu zaidi.
Adsorption ya kimwili ni mchakato wa exothermic unaoweza kubadilishwa; Joto linapoongezeka, adsorption hupungua na desorption huongezeka. Joto la adsorption ya kimwili ni ya chini na kwa kawaida hufikia 8-20 kJ / mol. Adsorption ya kimwili haina asili maalum ya kuchagua. Chemisorption, kinyume chake, ni maalum. Inategemea wote juu ya asili ya adsorbent na juu ya asili ya adsorbate. Nishati ya dhamana ya adsorbent-adsorbate ni ya juu kabisa na ni takriban sawa na joto la malezi ya misombo ya kemikali (80-800 kJ / mol). Kwa kuongezeka kwa joto, chemisorption huongezeka, kutii sheria za kinetiki za kemikali na usawa wa athari tofauti. Chemisorption mara nyingi haiwezi kutenduliwa na husababisha uundaji wa misombo ya uso yenye nguvu kati ya adsorbent na adsorbate.
Ikumbukwe kwamba matukio ya adsorption ya kimwili na kemikali yanajulikana wazi tu katika hali mbaya. Kawaida, chaguzi za kati hutekelezwa wakati wingi wa dutu ya adsorbed imefungwa kwa kiasi dhaifu (adsorption ya kimwili) na sehemu ndogo tu imefungwa kwa nguvu na inaweza kuondolewa kwa joto la muda mrefu na utupu (adsorption ya kemikali). Kwa mfano, oksijeni kwenye metali au hidrojeni kwenye nikeli hutawanywa kwa joto la chini kulingana na sheria za adsorption ya kimwili, lakini joto linapoongezeka, adsorption huanza kutokea kwa nishati inayoonekana ya kuwezesha. Katika kiwango fulani cha joto, ongezeko la utangazaji wa kemikali huingiliana na kupungua kwa adsorption ya kimwili.
Swali la 3. Kanuni za msingi za nadharia ya adsorption
Kuna nadharia: adsorption ya monomolecular (Nadharia ya Langmuir ya adsorption ya monomolecular), nadharia ya adsorption ya polymolecular (Nadharia ya Polyany ya adsorption ya polymolecular) na nadharia ya jumla ya Brunauer, Emmett na Teller (BET).
Swali la 4. Dhana ya adsorption ya molekuli na polymolecular. Langmuir adsorption isotherm equation na maana yake ya kimwili.
Mnamo 1915 I. Langmuir alipendekeza nadharia ya adsorption ya monomolecular. Mlinganyo wa isothermu wa tangazo la Langmuir ni halali kwa anuwai ya viwango na kwa violesura, vyote vya rununu (l-g, l-g) na thabiti (s-g, s-g).
Uchimbaji wa mlinganyo wa isothermu ya Langmuir kwa adsorbenti thabiti unatokana na idadi ya majengo ya awali:
1) nguvu za adsorption ni sawa na nguvu za valences za msingi na kutenda kwa umbali mfupi;
2) sio uso mzima una shughuli za adsorption, lakini ni vituo fulani tu vya kazi vilivyo kwenye maeneo ya uso wa uso: protrusions, kingo, pembe;
3) molekuli ya gesi ya adsorbed ni fasta kwenye vituo vya adsorption, si hoja pamoja na uso wa adsorbent na wala kuingiliana na kila mmoja.
4) Kila kituo kinachofanya kazi kina safu fupi ya vitendo na kinaweza kujazwa. Kwa hiyo, kituo cha kazi kinaweza kuingiliana na molekuli moja tu ya adsorbate. Matokeo yake, safu moja tu (monomolecular) ya adsorbate inaweza kuunda juu ya uso wa adsorbent (monomolecular adsorption).
5) Molekuli za adsorbed huhifadhiwa na tovuti fulani inayofanya kazi kwa muda fulani tu. Baada ya muda fulani, molekuli hutengana na kituo cha kazi na kuingia kwenye awamu ya gesi.
Mlinganyo wa isotherm wa Langmuir kwa utangazaji kutoka kwa suluhu una namna hii:
(1)
kwa adsorption ya gesi:
(2)
ambapo K ni usawa wa adsorption mara kwa mara. Kadiri mshikamano wa dutu fulani ya adsorbed kwa adsorbent fulani, ni kubwa zaidi. Mbali na asili ya adsorbent na adsorbate, thamani ya K inathiriwa na joto. Kwa kuongezeka kwa joto, mchakato wa desorption huongezeka, kwani nishati ya kinetic ya molekuli za adsorbate huongezeka na K mara kwa mara hupungua.
Na PR ndio tangazo linalozuia. Thamani ya A PR inategemea idadi ya vituo vya adsorption kwa kila uso wa kitengo au wingi wa adsorbent na ukubwa wa molekuli za adsorbate. Kadiri molekuli za adsorbate zinavyokuwa kubwa, ndivyo eneo kwa kila molekuli kwenye safu ya utangazaji inavyoongezeka, na ndivyo thamani ya APR inavyopungua.
 |
Uwakilishi wa kielelezo wa isotherm ya tangazo la Langmuir unaonyeshwa kwenye Mtini. 1. Curve ina sifa ya kuwepo kwa sehemu tatu: sehemu ya awali ya mstari, sehemu ya kati kwa namna ya sehemu ya parabola, na sehemu ya mwisho ya mstari inayoendana na mhimili wa abscissa.
Kielelezo cha 1 Langmuir adsorption isotherm
Uchambuzi wa mlinganyo wa Langmuir unaonyesha kuwa kulingana na mkusanyiko wa adsorbate, inaweza kuchukua aina tofauti.
Katika viwango vya chini, wakati K<<1, этой величиной в знаменателе можно пренебречь и уравнение принимает вид:
Kulingana na usemi huu, adsorption huongezeka kwa mstari na kuongezeka kwa mkusanyiko. Kwenye grafu ya isotherm ya adsorption, hali hii inalingana na sehemu ya awali ya curve (I).
Katika eneo la viwango vya juu K>>1 na umoja unaweza kupuuzwa katika dhehebu la equation (2), basi
Usawa unaotokana unaonyesha kueneza kwa uso na adsorbate. Kwenye grafu ya isothermu ya adsorption, hali hii inalingana na sehemu ya mlalo ya mstari wa III, ambapo thamani ya adsorption haitegemei tena mkusanyiko. Mlinganyo wa Freundlich hutumiwa kuelezea sehemu ya kati ya curve.
Thamani za K na A PR katika mlinganyo wa Langmuir hubainishwa kwa njia ya picha. Ili kufanya hivyo, chukua fomu ya mstari wa equation. Ili kufanya hivyo, gawanya kitengo katika pande zote mbili za equation (). Tunapata equation kama y=a+bx:
(5)
Grafu ni mstari wa moja kwa moja (Mchoro 2):
 |
Mtini. 2 Uamuzi wa mchoro wa viunga vya milinganyo ya tangazo la Langmuir: OA=α=1/A pr; ОD "= 1/С 1/2=К
Sehemu ya mhimili wa kuratibu OA=a, iliyokatwa wakati wa kuweka mstari ulionyooka, ni sawa na thamani ya kinyume A PR.
KUHUSU KUTAFUTA MAFUTA NA GESI KWA GESI ZA ADSORBED ZA ROCKS
Zorkin Leonid Matveevich,
Daktari wa Sayansi ya Jiolojia na Madini
Bushmakin Viktor Alekseevich,
Mgombea wa Sayansi ya Jiolojia na Madini
Aprili, 2008
Mnamo Mei 25 - 26, 2005, mkutano wa kwanza wa All-Russian katika karne ya 21 ulifanyika katika jiji la Novosibirsk, uliojitolea kwa ufanisi na uwezekano wa kutumia njia za msingi za kijiografia katika kutafuta mafuta na gesi. Katika mkutano huo ilibainika kuwa katika "Kanuni za hatua na awamu za kazi ya uchunguzi wa kijiolojia" hakuna udhibiti wa mbinu za kijiografia kama kipengele cha lazima cha mchakato wa uchunguzi wa kijiolojia. Mkutano ulielezea hatua kadhaa, ikiwa ni pamoja na maendeleo ya kanuni za kazi, hasa uamuzi wa aina za sampuli za utafiti, mbinu na mbinu za uteuzi wao, na kipimo cha vigezo vya habari.
Mnamo 1985, teknolojia ya kutafuta madini, pamoja na mafuta na gesi, kwa kutumia gesi za "adsorbed" kutoka kwa miamba ilipendekezwa, ambayo ilitangazwa kwa zaidi ya miaka 20. Gesi za "Adsorbed", kwa uelewa wa waandishi wa teknolojia hii, hutolewa kutoka kwa sampuli ya ardhi ya mwamba iliyokaushwa saa 105 0, iliyosafishwa kwenye reactor na argon, kisha huwaka hadi 225 0 na kudumishwa kwa joto hili kwa dakika 7. Mnamo mwaka wa 2005, wazo lilitolewa kuhusu teknolojia inayotumia uharibifu wa joto wa sampuli za mashapo ya udongo. Mwandishi haonyeshi joto ambalo gesi hutolewa kwenye mwamba. Inavyoonekana, ni ya juu kabisa, kama katika kesi ya kutumia gesi "adsorbed".
Mtini.1.
1-2 - profaili zilizochakatwa na utafiti wa: 1 - gesi za HPT, 2 - "gesi za adsorbed"; 3 - visima vya kumbukumbu; 4 - mipaka ya tectonic. Jina la miundo: I - Tokmovsky upinde, II - Ryazan-Saratov kupitia nyimbo, III-Kuznetsky graben, IV - Zhigulevsky-Pugachevsky arch, V - Melekes unyogovu.
Mahali pa wasifu na mipaka ya miundo kulingana na nyenzo kutoka kwa EP "Spetsgeofizika" ya Biashara ya Umoja wa Kitaifa ya Serikali "VNIIgeofizika".
msingi wa utupu wa gesi ya adsorbed
Kulingana na utafiti wa gesi za miamba "adsorbed" wakati wa utafutaji wa mafuta na gesi wa kikanda katika eneo la Volga ya Kati kwenye upinde wa Tokmovsky, TELLUS CJSC mnamo 2000 ilitengeneza wasifu wa latitudinal kati ya visima vya kumbukumbu vya Zubovo-Polyanskaya na Streletskaya yenye urefu wa kilomita 310. Profaili kati ya visima vya kumbukumbu vya Tengushevskaya na Streletskaya, urefu wa kilomita 360, iliyosomwa na NPP GEO-NT LLC mnamo 2005-06. kwa kutumia classical mafuta utupu degassing (TVD) ya miamba, ambapo mwamba ni joto katika utupu (-1 atm.) hadi 60 0, aliweka katika mwelekeo huo wa kaskazini ya kwanza. Umbali wa juu kati ya wasifu ni kilomita 75, kiwango cha chini ni mita mia kadhaa (Mchoro 1). Profaili zote mbili ziko kwenye upinde wa Tokmovsky. Kwa hivyo, iliwezekana kulinganisha muundo na mkusanyiko wa gesi hizi na zingine za miamba katika eneo lenye ukomo. Kazi ya kijiografia kwenye maelezo mafupi ilifanywa na SP "Spetsgeofizika" State Federal Unitary Enterprise "VNIIGeophysics". Mwandishi, kwa miaka 10 (kutoka 1999 hadi 2008), akifanya kazi katika Shirika la Umoja wa Jimbo la Shirikisho "VNIIYAGG" na kisha katika Utafiti na Uzalishaji Enterprise "GEO-NT", alikuwa mkandarasi anayehusika na kazi ya jiografia katika mkoa wa Volga ya Kati. wasiliana na OP "Spetsgeofizika". Kilomita 7,500 za wasifu wa kikanda zilifanyiwa kazi, ikijumuisha wasifu uliotajwa wenye urefu wa kilomita 360.
Juu ya wasifu uliofanya kazi, udongo wa Upper Cretaceous uliletwa juu ya uso. Ili kujifunza gesi za HPT, sampuli ilifanyika kutoka kwa kina cha 2-3 m ili kuepuka ushawishi wa upeo wa udongo. Kwa kusudi hili, visima vya auger vilichimbwa. Ili kusoma gesi za "adsorbed", sampuli zilichukuliwa kutoka kwa maeneo ya mazishi kwa kina cha cm 40-60, karibu kuwasiliana na safu ya juu, inayoonekana wazi ya humus-kusanyiko ya upeo wa macho ya udongo.
Mtini.2.
* - wastani: gesi za TVD, wasifu wa Tengushevo-Lada-Streletskaya - sampuli 363, gesi "adsorbed", Zubov Polyana-Tokmovo-Streletskaya profile - sampuli 248.
Katika gesi za "adsorbed", mkusanyiko wa vipengele vya hidrokaboni vilivyojaa ni amri moja hadi mbili za ukubwa wa juu, na vipengele visivyojaa ni amri mbili hadi tatu za ukubwa wa juu kuliko gesi za shinikizo la juu. Katika gesi za "adsorbed", mkusanyiko wa homologues ya methane huongezeka kutoka kwa ethane hadi pentane, wakati katika gesi za shinikizo la juu kupungua kwa taratibu huzingatiwa kutoka kwa methane hadi pentane (Mchoro 2A). Gesi za shinikizo la juu pia zina sifa ya kupungua kwa mkusanyiko kutoka kwa ethylene hadi butylene, wakati katika gesi za "adsorbed" za propylene na butylene huzidi ethylene. Katika gesi za "adsorbed", mkusanyiko wa gesi zisizojaa ni amri moja hadi moja na nusu ya ukubwa zaidi kuliko ile ya vipengele vilivyojaa vilivyojaa, wakati mkusanyiko wa gesi zisizojaa hata huzidi mkusanyiko wa methane au ni sawa na hiyo; ambayo haizingatiwi katika gesi za shinikizo la juu. Uwiano wa vipengele vya hidrokaboni katika gesi za HPT ni kawaida kwa gesi za asili za mabonde ya mafuta na gesi, ambayo haiwezi kusema kuhusu gesi "adsorbed".
Wacha sasa tugeukie nyenzo za uharibifu wa joto wa maabara ya OM ya miamba ya sedimentary katika safu ya joto 30 - 230 0. Jaribio lilifanywa kwa sampuli ya miamba ya Quaternary yenye maudhui ya OM ya 0.02-0.08%. Aina ya humus OM iko katika hatua za awali za mabadiliko. Uchunguzi wa kromatografia ulifanyika kila ongezeko la joto la 10 0. Hapo awali, sampuli ilisafishwa kwa argon saa 26 - 30 0 ili kuondoa gesi zilizopigwa na tumbo la OM na mwamba. Ukweli kwamba wakati joto hadi 26-30 0 gesi za sorbed ziliondolewa huonyeshwa kwa uchambuzi wa kipimo baada ya kupokanzwa hadi 30 0: hakuna vipengele vya hidrokaboni vilivyogunduliwa. Katika 40 0 na 50 0, hidrokaboni zisizojaa tu zinaonekana - ethilini na propylene katika vitengo vya tarakimu ya sita. Kwa 60 0 (joto la HPT), methane na homologues zake hazijatambuliwa, lakini pamoja na ethylene na propylene, butylene imetambuliwa - yote katika vitengo vya tarakimu ya sita. Joto 130 0 C ni joto la kwanza ambalo hidrokaboni zote zinazozuia zinatambuliwa katika pyrolysate. Imeanzishwa kuwa propane ni ya juu kuliko ethane, pentane ni ya juu kuliko butane, butane iko karibu kwenye kiwango sawa na ethane, ethilini ni ya juu kuliko ethane, propylene ni ya juu kuliko propane, na butilini ni ya juu kuliko butane, mkusanyiko wa isokefu. vipengele ni kubwa zaidi kuliko mkusanyiko wa methane au kwa kweli kwenye ngazi sawa nayo (Mchoro 2B). Yote hii kwa kiasi kikubwa ni tabia ya gesi "adsorbed" katika Mchoro 2A.
Picha iliyoelezewa kwa joto la 130 0 kwa ujumla huhifadhiwa kwa joto la 225 0. Ili kuunda curve kwa halijoto hii, mkusanyiko wa wastani wa vipengele huhesabiwa kutoka kwa maadili katika halijoto ya 220 0 na 230 0. Kwa joto la 225 0 ethylene, propylene na butylene huzidi mipaka inayofanana kwa amri ya ukubwa au zaidi, butane hutawala juu ya propane, pentane huzidi butane. Amylene, hexane na hexylene katika gesi za "adsorbed" hazijachambuliwa, kwa hiyo haiwezekani kulinganisha uwiano wa vipengele hivi katika gesi hizi na gesi za uharibifu wa joto wa OM.
Kwa hivyo, vipengele vinavyozingatiwa vya curves kwa uharibifu wa joto wa maabara ya HC ya OM katika Mchoro 2B pia ni asili katika curves zinazoonyesha gesi "adsorbed" katika Mchoro 2A. Inawezekana kwamba gesi za adsorbed za kweli za miamba huondolewa kutoka kwao wakati wa kukausha saa 105 0 na baadaye katika mchakato wa abrading mwamba na kupiga kwa argon.
Mtini.3. Usambazaji wa mkusanyiko wa vipengele vya hidrokaboni katika gesi za shinikizo la juu (A) na gesi "adsorbed" (B) katika sampuli za msingi. Mraba 1, Madrinskaya Square. Kamovsky vault, Siberia ya Mashariki. Ufupisho wa vyumba: ev - Evenki, ol - Olenchiminsk, an - Angarsk.
Usambazaji wa gesi za HPT kwenye sehemu ya kisima unaonyesha yafuatayo (Mchoro 4A):
Kanda za kubadilishana gesi hai na ngumu zinaonekana wazi;
Katika miamba ya kutisha ya uundaji wa Evenki na Olenchima, katika chumvi za malezi ya Angara, tabaka za miamba ya kaboni hutofautishwa wazi na wigo kamili wa kupunguza vipengele vya hydrocarbon na mkusanyiko wao ulioongezeka;
Mkusanyiko wa hidrokaboni zinazozuia katika sampuli hupungua kutoka kwa vipengele vya chini vya Masi hadi vya juu vya Masi, ambayo ni ya kawaida kwa hidrokaboni katika uzalishaji na vyanzo vya maji vya mabonde ya mafuta na gesi;
Mkusanyiko wa vipengele vya kuzuia hidrokaboni chini ya sehemu ya kisima huongezeka kwa amri 3-4 za ukubwa;
Mkusanyiko wa vipengele visivyojaa vya hidrokaboni, isipokuwa nadra, hauzidi mkusanyiko wa vipengele vinavyolingana vinavyozuia.
Hakuna kitu sawa kinachozingatiwa katika usambazaji wa gesi "adsorbed". Hasa ya kushangaza ni mkusanyiko wa "mwitu" wa vipengele vya hidrokaboni isiyojaa, ambayo mara nyingi huzidi mkusanyiko wa vipengele vilivyojaa vya hidrokaboni, ikiwa ni pamoja na methane. Uwiano wa vipengele vya hidrokaboni zinazozuia ni kinyume cha wale ambao ni tabia ya hidrokaboni ya mabonde ya mafuta na gesi. Tofauti ya vipengele vya hidrokaboni na kuongezeka kwa kina kwa ujumla haionekani (Mchoro 4B).
Kwa hivyo, vipengele vya hydrocarbon ya gesi "adsorbed" sio kitu zaidi ya malezi mapya wakati wa uharibifu wa joto wa maabara ya mwamba OM. Hali hii hairuhusu matumizi ya "adsorbed" gesi na gesi desorption ya mafuta ya miamba kama gesi taarifa wakati wa kutafuta mafuta na gesi.
Fasihi
- 1. Uamuzi wa Mkutano wa Urusi-Yote "Ufanisi na uwezekano wa kutumia njia za msingi za kijiografia wakati wa kufanya kazi ya kikanda na ya utafutaji wa mafuta na gesi katika eneo hilo. Shirikisho la Urusi» Novosibirsk, Mei 25-26, 2005
- 2. Kondratov L.S., Zhuikova T.L. Baadhi ya masuala ya gesi adsorption na matumizi yao katika utafutaji wa geochemical kwa mafuta na gesi / Dep. VINITI, No. 2834-85.
- 3. Kondratov L.S., Ershova M.V. Gesi za hidrokaboni za miamba kuhusiana na matumizi yao katika utafutaji wa madini / Jiolojia na utafutaji, 1986, No. 7, pp. 123-126.
- 4. Kondratov L.S., Degtyarev M.A., Ermakov D.A. Mbinu mpya za kusoma anga, maji na miamba / Mawazo mapya katika jiolojia na jiokemia ya mafuta na gesi: kuelekea kuundwa kwa nadharia ya jumla ya maudhui ya mafuta na gesi ya udongo. Kesi za mkutano wa 6 wa kimataifa. M.: Geos, 2002, ukurasa wa 237-239.
- 5. Kondratov L.S., Voinkov D.M. Mawazo mapya kuhusu gesi za lithospheric na matumizi yao katika mifumo ya mabonde ya sedimentary. Shughuli za kongamano la nane la kimataifa linaloadhimishwa kwa maadhimisho ya miaka 60 ya Idara ya Jiolojia na Jiokemia ya Mafuta ya Kisukuku. Chuo Kikuu cha Jimbo la Moscow. M., Geos, 2005, ukurasa wa 226-229.
- 6. Kondratov L.S., Muravyov V.V., Voinkov D.M., Degtyarev M.A. Kupumua kwa kina kwa dunia kama sababu kuu katika malezi ya uwanja wa gesi wa lithosphere / Degassing ya dunia: geofluids, mafuta na gesi, parageneses katika mfumo wa mafuta ya mafuta. Muhtasari wa ripoti za Mkutano wa Kimataifa, Mei 30-31-Juni 1, 2006. - M.: Geos, 2006, ukurasa wa 128-131.
- 7. Dykhan S.V. Viashiria vya malezi ya upungufu wa gesi juu ya uwanja wa Sobinskoye (jukwaa la Siberia) / Mawazo mapya katika jiolojia na jiokemia ya mafuta na gesi. Mifumo ya kuzaa mafuta na gesi ya mabonde ya sedimentary. Kesi za mkutano wa 8 wa kimataifa unaotolewa kwa maadhimisho ya miaka 60 ya Idara ya Jiolojia na Jiokemia ya Mafuta ya Kisukuku ya Chuo Kikuu cha Jimbo la Moscow. M., Geos, 2005, ukurasa wa 135 - 137.
- 8. Murogova R.N., Trufanova S.F., Zhukov P.D. Zhuikova T.L. Vipengele vya muundo wa hidrokaboni kwa uharibifu wa joto wa OM katika miamba ya sedimentary. DAN, 1993, v.332, nambari 5.
- 9. Murogova R.N., Trufanova S.F., Zhuikova T.L. Makala ya sehemu ya gesi wakati wa uharibifu wa joto wa OM katika miamba ya sedimentary (joto la joto 150-340 ° C). DAN, 1997, v. 352, nambari 3, ukurasa wa 392-395
Adsorption ya gesi na mvuke kwenye adsorbents imara (g/imara, l/imara) ni mchakato wa uso tu, ambao unajumuisha mwingiliano wa molekuli za adsorbate (adsorbent) na uso wa adsorbent kutokana na nguvu za van der Waals na vifungo vya hidrojeni. Kiasi cha gesi au mvuke inayofyonzwa na adsorbent dhabiti kama matokeo ya adsorption inategemea mambo yafuatayo:
Ø asili na eneo la uso wa adsorbent;
Ø asili ya gesi iliyoingizwa au mvuke;
Ø mkusanyiko wa adsorbent (gesi au mvuke);
Ø halijoto.
Utangazaji wa gesi na mvuke kwenye adsorbents imara inategemea hasa nishati ya uso wa bure, ambayo ni kubwa kwa adsorbents yenye muundo wa amofasi (iliyoamilishwa kaboni) kwenye protrusions, depressions na capillaries, na kwa fuwele (silicon na oksidi za alumini) - mbavu na pembe na katika nyufa za kioo. Kwa hiyo, adsorbent iliyovunjwa vizuri zaidi na juu ya porosity yake. Tabia muhimu ya adsorbents imara ni eneo maalum la uso Ssp (m 2 / g). Kwa adsorbents zisizo na porous (oksidi za chuma, chumvi, soti) Ssp = 0.01 - 10 m 2 / g, na kwa adsorbents ya porous (iliyoamilishwa kaboni, gel ya silika (SiO 2) n, zeolites (M n Al x Si y (H 2) O ) z, ambapo Me -Na, K, Ca, Mg) - Ssp = 10 3 -10 5 m 2 /g Mchakato wa kuamsha makaa ni pamoja na kuchoma makaa bila upatikanaji wa hewa au kuanika kwa mvuke yenye joto kali, ambayo huongeza yao. porosity kutokana na kuondolewa kwa resini zinazojaza pores na kuundwa kwa pores mpya. Kwa mfano, kibao 1 cha kaboni iliyoamilishwa, yenye uzito wa 0.25 g, ina eneo la \u200b\u200b100 m 2.
Miili ya porous imegawanywa katika macroporous, mpito-porous na microporous kulingana na ukubwa wa pores na utaratibu wa michakato ya adsorption inayotokea ndani yao.
Macroporous
miili ina pores na radius zaidi ya 50 nm, S beat =
0.5-2 m 2 / g. Pores vile ni kubwa zaidi kuliko molekuli za adsorbed. Kuta zao huzingatiwa kama nyuso laini; kwa hivyo, nadharia ya utangazaji ya Langmuir inatumika kwa miili mikubwa. Katika adsorbents, macropores kucheza nafasi ya njia za usafiri. Miili ya macroporous ni pamoja na asbestosi, kuni, mkate, crackers, nk.
vinyweleo vya mpito (mesoporous)
miili ina ukubwa wa pore
2-50 nm, S kuwapiga = 10-500 m 2 / g. Juu ya kuta za pores hizi kwa shinikizo la chini, adsorption ya mvuke ya polymolecular hutokea, ambayo, kwa shinikizo la kuongezeka, inaisha katika condensation ya capillary. Vitangazaji vya vinyweleo vya mpito ni pamoja na geli za silika, geli za alumini na geli za aluminosilica.
Microporous miili ina vinyweleo vinavyolingana na saizi ya molekuli za adsorbed. Radi za pore huanzia 0.5 hadi 2 nm, S hupiga = 500-1000 m 2 / g na zaidi. Kipengele tofauti cha micropores ni ukaribu wa karibu wa kuta za kinyume. Kwa hiyo, mashamba ya nguvu ya uso yanaingiliana na kutenda katika kiasi kizima cha micropores. Nadharia ya adsorption ya kujaza volumetric ya micropores inatumika kwa miili ya microporous. Vidokezo vya microporous ni pamoja na zeoliti na baadhi ya kaboni iliyoamilishwa.
Adsorbents ya microporous ni sifa ya athari inayoitwa "sieve". Iko katika ukweli kwamba tu molekuli ambazo ukubwa wao ni mdogo kuliko ukubwa wa micropores au sawa nao zinaweza kutangazwa, na kwa hiyo adsorbents zote za microporous huitwa "sieves za Masi".
Adsorbents nyingi za viwandani zina sifa ya polydispersity pana na ni ya aina mchanganyiko wa adsorbents.
Kulingana na asili yao, adsorbents imegawanywa katika zisizo za polar(hydrophobic) - soti, kaboni iliyoamilishwa , talc (3MgO×H 2 O×4SiO 2), fluoroplastic, na polar(hydrophilic) - gel ya silika (SiO 2) n, gel ya alumini (Al 2 O 3) n, udongo, zeolites.
Adsorbability ya gesi au mvuke imedhamiriwa na mshikamano wake kwa uso wa adsorbent. Dutu za polar ni bora kutangaza kwenye adsorbents ya polar, na vitu visivyo na polar ni vyema vyema kwenye adsorbents zisizo za polar. Aidha, zaidi adsorbent ni kukabiliwa na mwingiliano intermolecular, ni bora ni adsorbed.
Adsorbability ya gesi mbalimbali kwenye kaboni iliyoamilishwa imetolewa katika meza. 1 (tazama pia jedwali la 8 la kiambatisho).
Jedwali 1
& Wakati wa adsorption ya kimwili ya mchanganyiko wa gesi au mvuke, sehemu ambayo ni kioevu kwa urahisi ni adsorbed bora, kwani molekuli zake zinakabiliwa zaidi na mwingiliano wa intermolecular.
Ushawishi wa mkusanyiko (au shinikizo) la gesi au mvuke kwenye mchakato wa adsorption ni ngumu. Kielelezo (Mchoro 5) hii inaonyeshwa na utegemezi wa thamani maalum ya adsorption (G) kwenye mkusanyiko wa dutu iliyoingizwa katika mfumo kwa joto la kudumu na inaitwa. isotherm ya adsorption.
Mchele. 5. Langmuir adsorption isotherm
Kiwango cha adsorption kwenye uso unaopatikana kwa urahisi ni cha juu, lakini kwenye adsorbents ya porous huendelea polepole zaidi, na kwa kiwango cha chini, hupunguza pores ya adsorbent. Kwa hiyo, wakati unaohitajika kuanzisha usawa wa adsorption kwenye adsorbents ya porous kawaida ni muhimu, ambayo lazima ikumbukwe wakati wa kufanya kazi na adsorbents ya porous.
Kwa usawa, mkusanyiko wa gesi au mvuke katika mazingira na juu ya uso wa adsorbent ni mara kwa mara. Wakati mkusanyiko au shinikizo la gesi katika mfumo huongezeka, adsorption yake pia huongezeka, lakini hadi kikomo fulani. Kwa kesi hii isotherm ya adsorption ina sehemu tatu. Katika viwango vya chini sana isotherm ni linear (I), i.e. adsorption maalum (G) huongezeka karibu moja kwa moja kulingana na mkusanyiko wa gesi. Katika viwango vya juu, isotherm inaonekana kama mstari wa moja kwa moja wa usawa (III), i.e. thamani ya adsorption maalum, baada ya kufikia thamani Г¥, haibadilika. Hii ni kikomo cha adsorption, ambacho kinalingana na kueneza kamili kwa uso wa adsorbent na molekuli za adsorbent. Sehemu ya kati ya isotherm ya adsorption (II) inalingana na kueneza kamili kwa uso.
Mifumo ya utangazaji iliyofunuliwa na isotherm ya adsorption imeelezwa Nadharia ya Langmuir , masharti makuu ambayo ni kama ifuatavyo:
Ø adsorption ya molekuli haitokei kwenye uso mzima wa adsorbent, lakini tu kwenye vituo vya adsorption (kazi) ambapo kuna maeneo yenye mashamba ya nguvu yasiyolipwa;
Ø kila kituo cha adsorption kinaweza kushikilia molekuli moja tu ya adsorbent, wakati molekuli za adsorbed haziingiliani na molekuli za bure, ambayo inasababisha kuundwa kwa safu ya monomolecular ya dutu iliyoingizwa;
Ø mchakato wa adsorption ni nguvu katika asili, kwa sababu molekuli za adsorbed huhifadhiwa na vituo vya adsorption kwa muda fulani tu, baada ya hapo uharibifu wa molekuli hizi na adsorption ya idadi sawa ya molekuli mpya hutokea.
Kulingana na masharti haya, Langmuir alipendekeza mlinganyo wa utangazaji:
G = G ¥ 
,
ambapo Г ¥ ni thamani ya adsorption kikomo; Na ni mkusanyiko wa usawa wa adsorbent katika mfumo, a - adsorption usawa mara kwa mara.
Mkemia wa Marekani Irving Langmuir(1881-1957) alizaliwa New York, Brooklyn. Alikuwa mtoto wa tatu wa Charles na Sadie (Cuming) Langmuir. Baba yake, Mskoti kwa kuzaliwa, alifanya kazi kama wakala wa bima, na familia ya mama yake ilirudi kwa walowezi wa kwanza wa Kiingereza wa Puritan ambao walitua kwenye ardhi ya Amerika Kaskazini kutoka kwa meli ya Mayflower mnamo 1620. Baada ya kupokea digrii mbili - kemia na fizikia ya hisabati. - Langmuir alijitolea maisha yake kwa utafiti wa kimsingi wa kisayansi.
Mchango wake mkubwa wa kwanza katika sayansi ulitokana na utafiti aliofanya wakati wa tasnifu yake ya udaktari. Walihusu sifa za nyuzi katika suala la uwezo wao wa kuchoma katika gesi mbalimbali. Miaka mitatu baada ya Langmuir kuanza kufanya kazi kwa General Electric, alipinga hekima ya kawaida kati ya wahandisi wa umeme kwamba utupu kamili ulitokana na taa kamilifu. Badala yake, alithibitisha kwamba ikiwa balbu ya taa ya umeme imejaa nitrojeni, basi taa huangaza kwa nguvu zaidi na zaidi kuliko nyingine yoyote. Urahisi na ufanisi wa taa mpya ya umeme uliokoa kiasi kikubwa cha nishati. Kuvutiwa kwa Langmuir katika matukio yanayohusiana na utupu kulimfanya agundue pampu ya utupu wa zebaki mnamo 1916. Pampu hii ilikuwa na nguvu mara 100 zaidi kuliko ile iliyokuwepo hapo awali, na kwa msaada wake Langmuir aliweza kuunda shinikizo la chini linalohitajika kutengeneza mirija ya utupu iliyotumiwa katika uhandisi wa redio. Wakati huohuo, Langmuir alichanganua bati nyembamba ya tungsten iliyopakwa oksidi ya thoriamu ili kubaini uwezo wake wa kutoa elektroni. Aligundua kwamba filamenti ya tungsten "ilitenda vyema" ikiwa ilikuwa imefunikwa na safu ya oksidi ya thoriamu tu ya molekuli moja.
Ugunduzi huu ulimlazimu Langmuir kusoma matukio ya uso- shughuli za Masi ambazo huzingatiwa katika mipako nyembamba au kwenye nyuso. Katika ulimwengu huu wa karibu wa pande mbili, alisoma adsorption na mvutano wa uso, pamoja na tabia ya mipako nyembamba ya kioevu na yabisi. Adsorption - uwezo wa dutu fulani kuhifadhi molekuli za vitu vingine kwenye uso wao - ilisomwa katika karne ya 19. Mwanakemia wa Uskoti D. Dewar na mwanafizikia wa Marekani D. Gibbs. Walakini, dhana ya jumla kulingana na matokeo ya majaribio bado haijatengenezwa.
Kulingana na maendeleo yaliyopo katika nadharia ya muundo wa atomiki, Langmuir alielezea tabia ya kemikali ya nyuso kama tabia ya atomi na molekuli za kibinafsi ambazo huchukua nafasi maalum, kama vipande kwenye ubao wa chess. Pia aligundua kuwa vikosi 6 vinashiriki katika hali ya utangazaji: Vikosi vya Coulomb, vikosi vya dipole intermolecular, vikosi vya valence, Vander Waals vikosi vya kuvutia, nguvu za kuchukiza zinazosababishwa na kutoweza kupenyeka kwa makombora ya elektroni yaliyojaa, na shinikizo la elektroniki, ambalo husawazisha nguvu za mwingiliano wa Coulomb. Wakati wa Vita vya Kwanza vya Kidunia, Langmuir alilazimika kuchukua mapumziko kutoka kwa masomo yake ya kemia ya uso wakati alipokuwa akitengeneza njia ya kugundua manowari kwa Jeshi la Wanamaji la Merika.
Mnamo 1923, Langmuir alianza uchunguzi wa miaka tisa wa mali ya utokaji wa umeme kwenye gesi. Mwanasayansi aliunda neno "plasma" kwa gesi ya ionized ambayo iliundwa wakati mikondo ya kupishana yenye nguvu sana ilitumiwa katika majaribio. Pia alibuni nadharia ya halijoto ya elektroni na mbinu ya kupima joto la elektroni na msongamano wa ioni kwa kutumia elektrodi maalum, ambayo sasa inaitwa uchunguzi wa Langmuir. Muunganisho unaodhibitiwa unatokana na nadharia za plasma ambazo ziliwekwa kwanza na Langmuir.
Mnamo 1932, Langmuir alipewa tuzo Tuzo la Nobel katika kemia "kwa uvumbuzi na utafiti katika uwanja wa kemia ya matukio ya uso." Mchango wake kwa kemia ya michakato ya uso ulikuwa muhimu sana kwa nyanja nyingi za kiufundi: katika biolojia - kwa ajili ya utafiti wa virusi tata, katika kemia - kwa ajili ya utafiti wa molekuli kubwa, katika optics - kwa ajili ya utafiti wa maambukizi ya mwanga.
Kuanzia 1938 hadi kustaafu kwake, Langmuir alijitolea kusoma ulimwengu wa asili, haswa anga. Wakati wa Vita vya Kidunia vya pili, Langmuir alisaidia kuunda vifaa ambavyo vilitoa skrini ya moshi ambayo ilificha askari na meli kutoka kwa uchunguzi wa adui. Mwanasayansi pia alifanya kazi katika kuunda mbinu za kuzuia icing ya ndege. Baada ya vita, Langmuir alirudi kwa nia yake ya hali ya hewa na kutetea kuundwa kwa udhibiti wa hali ya hewa kwa kutawanya mawingu kwa kutumia barafu kavu (kaboni dioksidi imara) na iodidi ya fedha.
Langmuir, ambaye alialikwa mara kwa mara kuwa mhadhiri na mtangazaji wa maarifa ya kisayansi, alifurahia kushiriki maoni yake kuhusu falsafa ya sayansi na uhusiano kati ya sayansi na jamii. Mojawapo ya mada zake alizozipenda zaidi ilikuwa: "Uhuru ambao ni sifa ya demokrasia na ni muhimu kwa uvumbuzi wa kisayansi." Langmuir alilea watoto wawili wa kuasili.
Mbali na Tuzo la Nobel, Langmuir alipokea tuzo nyingine nyingi. Alikuwa mwanachama wa Chuo cha Kitaifa cha Sayansi cha Amerika na Jumuiya ya Kifalme ya London, na rais wa Jumuiya ya Kemikali ya Amerika (1929) na Jumuiya ya Amerika ya Kuendeleza Sayansi (1941). Langmuir alitunukiwa digrii 15 za heshima. Mlima huko Alaska umepewa jina lake, kama ni moja ya vyuo vya Chuo Kikuu cha Jimbo la New York huko Stony Brook.
Kuamua thamani ya adsorption kwenye adsorbent imara, empirical Freundlich equation :
G = = K·r 1/n; au G = = K s 1/n,
Wapi K na 1/n ni viasili vya kijaribio ambavyo havina maana ya kimwili;
R Na Na - shinikizo la usawa na mkusanyiko wa adsorbent.
Katika mazoezi, katika viwango vya juu vya adsorbent kwenye isotherm ya adsorption baada ya sehemu inayofanana na kueneza kwa uso, ongezeko kubwa la adsorption maalum kawaida huzingatiwa. Hii hutokea kutokana na mpito kutoka kwa adsorption ya monomolecular hadi polymolecular, ambayo inasababisha kuongezeka kwa adsorption maalum (Mchoro 6).
Mchele. 6. Mpito kutoka kwa adsorption ya monomolecular hadi polymolecular
Kwanza, mvuke hupigwa kwenye pores na hupungua ndani ya kioevu, kujaza capillaries nyembamba zaidi ili kuunda meniscus concave. Shinikizo la mvuke iliyojaa juu ya meniscus ya concave daima ni chini ya shinikizo la mvuke juu ya uso wa gorofa wa kioevu; kwa hiyo, katika capillaries, mvuke huanza kuunganishwa kwa shinikizo la chini, kujaza, kwanza kabisa, pores ndogo zaidi.
Kwa hivyo, condensation ya capillary ni mchakato wa sekondari na hutokea kutokana na nguvu za mvuto wa molekuli za mvuke kwenye uso wa meniscus ya concave ya kioevu kwenye pores. Condensation ya capillary hutokea haraka sana ndani ya dakika chache.
Kuongeza joto, kwa mujibu wa kanuni ya Le Chatelier, hupunguza adsorption ya kimwili, kwa kuwa ni mchakato wa exothermic (DH< 0) (рис.7).
Mchele. 7. Athari ya joto kwa kiasi cha adsorption
Herbert Max Freundlich
(1880 - 1941) - Kemia ya kimwili ya Ujerumani alizaliwa huko Berlin. Alisoma katika Vyuo Vikuu vya Munich na Leipzig (PhD, 1908). Alifundisha katika Chuo Kikuu cha Leipzig mnamo 1911-1916. katika Shule ya Upili ya Ufundi ya Braunschweig, kutoka 1916 alifanya kazi katika Taasisi ya Kaiser Wilhelm ya Kemia ya Kimwili na Electrochemistry huko Berlin. Tangu 1923, profesa katika Chuo Kikuu cha Berlin, tangu 1925 katika Shule ya Juu ya Ufundi huko Berlin. Mnamo 1933 alihamia Uingereza, ambapo alifundisha katika Chuo Kikuu cha London. Tangu 1938, profesa katika Chuo Kikuu cha Minnesota (USA).
Kazi zake kuu zinahusiana na kemia ya colloidal. Alisoma (tangu 1911) kuganda na utulivu wa suluhisho za colloidal. Imara (1920-1922) utegemezi wa adsorption kwenye joto, ilithibitisha uhalali wa equation ya majaribio ya isotherm ya adsorption, ambayo ilitolewa mwaka wa 1888 na mwanakemia wa Uholanzi I.M. van Bemelen (kinachojulikana kama Freundlich adsorption isotherm). Mifumo ya colloidal iliyogunduliwa (1930) yenye uwezo wa kugeuza gia inayoweza kubadilishwa kwa joto la kawaida na kupumzika. Alianzisha uwezo wa miundo dhabiti kuporomoka kwa kurudi nyuma (liquefy) chini ya ushawishi wa mitambo na akaiita jambo hili thixotropy. Imetumia athari ya thixotropy katika teknolojia ya silicate. Alifanya kazi kwenye shida za kemikali za colloid zinazohusiana na biolojia na dawa.
Adsorption ni mchakato wa kuchagua ngozi ya gesi, mvuke au sehemu ya suluhisho na uso wa porous wa imara (adsorbent). Adsorption hutumiwa kusafisha gesi na maudhui ya chini ya uchafu wa gesi au mvuke ili kupata viwango vya chini sana vya ujazo. Adsorption hutumiwa kunasa misombo ya sulfuri, hidrokaboni, klorini, oksidi za nitrojeni, mivuke ya kikaboni ya kutengenezea, nk. kutoka kwa gesi na utoaji wa uingizaji hewa.
Michakato ya utangazaji ni ya kuchagua na inaweza kutenduliwa. Kila absorber ina uwezo wa kunyonya vitu fulani tu na si vingine. Dutu iliyofyonzwa inaweza kutengwa kila wakati kutoka kwa kinyonyaji kwa desorption.
Tofauti na njia za kunyonya, adsorption inaruhusu utakaso wa gesi kwa joto la juu.
Sehemu ya kufyonzwa inayolengwa iko katika gesi inayotakaswa inaitwa adsorbent, sehemu sawa katika hali ya adsorbed, yaani, dutu iliyoingizwa katika adsorbent, inaitwa adsorbate.
Kulingana na asili ya mwingiliano wa adsorbate na uso, adsorption ya kimwili na kemikali inajulikana.
Adsorption ya kimwili imedhamiriwa na nguvu za mwingiliano wa intermolecular (utawanyiko, mwelekeo na athari za induction). Nguvu za intermolecular ni dhaifu, hivyo wakati wa adsorption kimwili tu deformation kidogo ya chembe adsorbed hutokea. Aina hii ya adsorption ni mchakato wa kimwili na nishati ya kuwezesha ya takriban 4.12 kJ/mol. Wakati wa adsorption ya kimwili, molekuli za kufyonzwa za gesi na mvuke zinashikiliwa na nguvu za van der Waals, na wakati wa chemisorption - na nguvu za kemikali. Wakati wa adsorption ya kimwili, mwingiliano wa molekuli na uso wa adsorbent imedhamiriwa na nguvu dhaifu (dispersive, inductive, orientational). Adsorption ya kimwili ina sifa ya kasi ya juu, nguvu ya chini ya dhamana kati ya uso wa adsorbent na adsorbent, na joto la chini la adsorption (hadi 60 kJ / mol).
Adsorption ya kemikali (chemisorption) inafanywa kutokana na nguvu zisizojaa za valence za safu ya uso. Katika kesi hii, misombo ya kemikali ya uso inaweza kuundwa, mali na muundo ambao bado hauelewi vizuri. Inajulikana tu kuwa ni tofauti na mali ya misombo ya wingi. Wakati wa kutengeneza misombo ya uso, ni muhimu kuondokana na kizuizi cha nishati, ambayo ni kawaida 40.100 kJ / mol. Kwa sababu chemisorption inahitaji nishati kubwa ya kuwezesha, wakati mwingine huitwa adsorption iliyoamilishwa. Wakati wa adsorption ya kimwili, mwingiliano wa molekuli na uso wa adsorbent imedhamiriwa na nguvu dhaifu (dispersive, inductive, orientational). Adsorption ya kimwili ina sifa ya kasi ya juu, nguvu ya chini ya dhamana kati ya uso wa adsorbent na adsorbent, na joto la chini la adsorption (hadi 60 kJ / mol). Adsorption ya kemikali inategemea mwingiliano wa kemikali kati ya adsorbent na dutu ya adsorbed. Nguvu zinazofanya kazi katika kesi hii ni kubwa zaidi kuliko wakati wa adsorption ya kimwili, na joto iliyotolewa inafanana na joto la mmenyuko wa kemikali (ni kati ya 20,400 kJ / mol).
Ukubwa wa adsorption ya kimwili na kemikali hupungua kwa joto la kuongezeka, hata hivyo, kwa joto fulani, adsorption ya kimwili inaweza kubadilika kwa ghafla kuwa adsorption iliyoamilishwa.
Wakati wa adsorption, viwango vya juu sana vya kunyonya na uchimbaji kamili wa vipengele vinawezekana, kutengwa kwa ambayo kwa kunyonya haitawezekana kutokana na mkusanyiko wao wa chini katika mchanganyiko.
Adsorption inaendelea kuwa njia kuu ya kusafisha mchakato wa uzalishaji wa gesi. Kimsingi, adsorption inaweza kutumika kuondoa uchafu wowote kutoka kwa mkondo wa gesi. Katika mazoezi, upeo wake wa maombi ni mdogo na idadi ya hali ya uendeshaji, kiufundi na kiuchumi. Kwa hivyo, kwa mujibu wa mahitaji ya usalama wa moto na mlipuko, gesi zenye vipengele vya mlipuko vinavyozidi 2/3 ya kikomo cha chini cha mkusanyiko unaoweza kuwaka haziwezi kukabiliwa na matibabu ya adsorption.
Viwango bora vya uchafuzi wa mazingira katika gesi zinazotolewa kwa matibabu ni kati ya 0.02...0.5% ujazo. (kwa suala la misombo yenye uzito wa Masi ~ 100). Uwezo wa kisasa wa kiufundi hauruhusu kupunguza viwango vya uchafuzi wa mazingira kupitia adsorption kwa viwango vya usafi. Takriban viwango vya chini vya mwisho vya uchafuzi unaolingana na sifa zinazokubalika za vifaa vya utangazaji, kwa vitendo, ni 0.002...0.004% ujazo. Kwa hiyo, utakaso wa adsorption wa gesi na maudhui ya awali ya uchafuzi wa chini ya 0.02% ni sahihi ikiwa ni bidhaa ya gharama kubwa au dutu ya darasa la hatari kubwa.
Matibabu ya gesi taka na kiwango cha juu (zaidi ya 0.2...0.4% vol. kwa suala la misombo yenye uzito wa Masi ya utaratibu wa 100 ... 50) mkusanyiko wa awali wa uchafuzi unahitaji kiasi kikubwa cha adsorbent na, ipasavyo. , vipimo vikubwa vya adsorber. Uzito wa vifaa pia husababishwa na maadili ya chini (hadi 0.5 m / s) ya kasi ya mtiririko kupitia safu ya adsorbent, kwani kwa kasi ya juu abrasion na uingizaji wa adsorbent huongezeka sana. Kwa hivyo, hasara za adsorbent kutokana na kuingizwa zinaweza kufikia hadi 5% kwa siku kwa viwango vya mtiririko wa 1 ... 1.5 m / s.
Hata hivyo, uwezekano wa mchakato wa adsorption ni mbali na kumalizika. Katika baadhi ya matukio, inaweza kutumika kuunda kizazi kipya cha mifumo ya matibabu ambayo hukutana na viwango vya usafi tu, bali pia mahitaji ya kiuchumi. Kwa mfano, adsorption inaweza kutumika katika mpango wa utakaso wa hatua mbili ili kuzingatia kabla ya uchafuzi wa kikaboni uliochanganywa sana, ambao hutumwa kwa neutralization ya joto. Kwa hivyo, mkusanyiko wa uchafuzi wa mazingira katika uzalishaji wa uingizaji hewa unaweza kuongezeka mara kumi.
Adsorption inaweza kutokea kwenye safu ya kudumu, safu ya kusonga (inayosonga), au safu ya adsorbent ya kuchemsha (ya maji).