Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Характеристики твердых адсорбентов. Правила подбора



(выбора) адсорбентов

Углеродные сорбенты получают из всевозможного сырья, которое при определенных условиях может давать твердый углеродный остаток – ископаемых углей, торфа, древесины, ореховой скорлупы, фруктовых косточек и животных костей.

Лучшими считаются угли, полученные из скорлупы кокосовых орехов и абрикосовых косточек.

Углеродные сорбенты используют в различной форме: в виде порошка с размером частиц до 0,8 мм, гранул более крупного размера, пленок, волокон тканей.

Для повышения адсорбционной способности углеродных сорбентов их дополнительно активируют, выдерживая при повышенной температуре в присутствии паров воды и углекислого газа. В процессе активации выгорает смола, заполняющая поры углей, удельная поверхность адсорбента, а, следовательно, и его адсорбционная способность, возрастают.

Удельная поверхность активированного угля, включая поверхность всех его пор, может достигать 1000 м2/г.

Применение:

– очистка воды, пищевых масс;

– очистки и разделения газов;

– в хроматографии, в медицине. Так, например, углеродные гемосорбенты применяют для очистки крови у больных, а энтеросорбенты - внутрь в целях очистки организма от вредных веществ и микробов.

Цеолиты(в переводе с греческого «кипящий камень» из-за способности вспучиваться при нагревании) – природные и синтетические алюмосиликатные материалы. Кристаллическая структура их образована тетраэдрами [SiO4]4– и [AlO4]5–, объединенными общими вершинами в трехмерный каркас, пронизанный полостями и каналами, в которых находятся молекулы воды и катионы металлов I, II групп.

Цеолиты проявляют адсорбционные свойства после удаления воды из их полостей (при нагревании). Цеолиты различных марок имеют строго определенный размер входов в полости и каналы. Поэтому их называют еще «молекулярными ситами» за способность сорбировать лишь определенные компоненты.

Используются для выделения и очистки углеводородов нефти; очистки, осушки и разделения газов (в т.ч. воздуха); осушки фреонов; извлечения радиоактивных элементов.

Силикагельполучают высушиванием студня поликремниевой кислоты; по химическому составу – это SiO2. Товарный силикагель выпускают в виде зёрен или шаровидных гранул; удельная поверхность составляет ~ 500 м2/г.

Силикагели используют для поглощения паров воды и органических растворителей, адсорбционной очистки неполярных жидкостей, в газовой и жидкостной хроматографии для разделения спиртов, аминокислот, витаминов, антибиотиков и др. Крупнопористые силикагели применяются как носители катализаторов.



Бентониты, или бентонитовые глины (от названия месторождения Бентон, США) – тонкодисперсные глины, состоящие на 60-70 % из минералов группы монтмориллонита (Al2O3∙4SiO2∙H2O).

Применение:

– в пищевой промышленности – для осветления и стабилизации виноматериалов и вин, и частично фруктовых соков, для очистки растительных масел;

– в биотехнологии – для очистки белков, ферментов;

– в косметологии.

Твердые адсорбенты делятся на две группы:

1) пористые;

2) непористые.

Пористость адсорбента определяется отношением суммарного объема пор Vп к общему объему адсорбента Vадс

П = Vп/ Vадс.

В зависимости от поперечного размера пор пористые адсорбенты подразделяются на микропористые (< 2 нм), мезопористые (2-50 нм) и макропористые (> 50 нм).

Различают полярные (гидрофильные) и неполярные (гидрофобные) адсорбенты.

Полярные (хорошо смачиваются водой) – силикагель, цеолиты, глины, пористое стекло; неполярные (водой не смачиваются) – активированный уголь, графит, тальк, парафин.

Правила подбора адсорбентов

1. При выборе адсорбента необходимо определить тип адсорбируемого вещества (полярное, неполярное, ПАВ) и среды, из которой производится адсорбция. Полярные вещества хорошо адсорбируются на полярных адсорбентах, неполярные – на неполярных.

Дифильные молекулы ПАВ могут адсорбироваться на любом адсорбенте. При этом они ориентируются своими полярными группами в полярную среду, неполярными – в неполярную.

Полярный растворитель
 
Неполярный адсорбент
 
 
 

 

Для адсорбции из водных растворов применяют неполярные адсорбенты, в противном случае будет сорбироваться растворитель – вода. Наоборот, если адсорбируемое вещество находится в неполярной среде, применяют полярный адсорбент.



Образовавшийся адсорбционный слой может изменить характер поверхности. Например, адсорбция дифильных молекул из водного раствора приводит к гидрофилизации поверхности угля, вследствие чего уголь приобретает способность смачиваться водой.

Правило Ребиндера (правило уравнивания полярностей): вещество может адсорбироваться на поверхности раздела фаз, если его присутствие в межфазном слое уменьшает разность полярностей этих фаз в зоне их контакта.

2. При выборе адсорбента необходимо учитывать размеры молекул адсорбтива: диаметр пор должен превышать диаметр молекул.


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2018 год. Все права принадлежат их авторам!