ADSORPCIJA NA VRSTOM ADSORBENTU

PojamAdsorpcija je dovoenje u kontakt smee gasova sa povrinom vrstog tela (adsorbentom) sa ciljem da se jedna ili vie komponenti izdvoji i pree u vrstu fazu, odnosno to je prenos materije iz gasne u vrstu fazu. Procesi adsorpcije su u glavnom selektivni.

PrimenaAdsorpcija na vrstom je efikasna metoda kojom se mogu uklanjati: vodena para, pare organskih komponenata i drugo. vodoniksulfida iz otpadnih gasova sumpor-dioksida iz produkata sagorevanja uglja u termoelektranama i drugi.

Princip radaAdsorpcija se obavlja u kolonskim ureajima strujanjem gasa kroz sloj koji je nepokretan ili fluidizovan. S obzirom na to da se pri ovom postupku vri fizika sorpcija zagaujue supstance na adsorberu, to se njena adsorbovana koliina moe da desorbuje, tj. Sorbent moe da se regenerie.

Kao adsorbensi za uklanjanje vodene pare koriste se materijali na bazi aluminijuma ili silikagela, dok se za organske komponente najee koristi aktivni ugalj.. U industriji najee upotrebljavani adsorbensi su: - Aktivni ugalj; - Silikagel;

- Al2O3;

- Aktivne gline;

- Aktivna i infuzorijska zemlja. Kapacitet adsorbenta zavisi od: - povrine adsorbenta, - vrste adsorbenta i adsorbata - temperature

Zahtevi prema adsorbensu Da ima veliku slobodnu povrinu Da ima veliku aktivnost, tj. sposobnost vezivanja adsorptiva kada je njegova koncentracija mala Da je hemijski inertan prema adsorptivu Da je postojan i na visokim temperaturama Da pri desorpciji lako otpusti molekule adsorptiva

Adsorpcija gasnih komponenti na vrstomadsorbentu moe biti: fizika hemijska Kada je u pitanju fizika adsorpcija ona je reverzibilna i desorbcija, regeneracija,se moe odvijati pri niem parcijalnom pritisku gasa u izotermnim uslovima. Hemisorbcija je ireverzibilna te se koriste druge tehnike za regeneraciju.

Fizika adsorpcijaViseslojna Van der Valsove sile Deava sa samo na temperaturama niim od take kljuanja adsorbata Zavisi vie od karakteristika adsorbata Najee reverzibilna

Hemijska adsorpcijaMonoslojna Hemijske veze Deava se i na visokim temperaturama Zavisi od karakteristika i adsobensa i adsorbata Ireverzibilna

Da bi se desorbovao hemisorbovani gas povrinu treba zagrevati do velikih temperatura i vriti ispumpavanje. Desorbovani gas esto je razliit od adsorbovanog

Langmirova izotermaAdsorpcija gasa na vrstom adsorbetu pri T=const. a) adsorbat je u idealnom gasnom stanju

b) vrsta povrina je uniformnac) formira se sloj monosloj (model hemijske adsorpcije) d) izmeu adsorbovanih molekula nema interakcije i verovatnoa da se molekul vee za slobodno mesto ili ga napusti ne zavisi od zauzetosti ostalih mesta e) poto su mesta ekvivalentna, to je i toplota adsorpcije konstantna, nezavisna od broja zaposednutih mesta.

1. samo monosloj

2. adsorpcija i desorpcija istovremeno

3. desorpcija kao posledica toplotnog kretanja Dalja adsorpcija je sve sporija jer je manja slobodna povrina adsorbenta

Stanje dinamike adsorpcione ravnotee izmeu gasa A i vrste povrine P moe se izraziti jednainom:k ad k des A( g ) P( povrina) , AP ( povrina)

Brzina adsorpcije, vad, odnosno promena pokrivenosti povrine zbog adsorpcije sa vremenom, d /dt, je srazmerna pritisku gasa P, i broju raspoloivih adsorpcionih mesta, N(1 ), gde je N ukupan broj adsorpcionih mesta:vad d kad PN (1 ) dt

Brzina isparavanja odnosno promena pokrivenosti

povrine zbog desorpcije sa vremenom, proporcionalna je broju zaposednutih mesta, N :

d vdes k des N dtUslov za stanje dinamike ravnotee je jednakost ove dve brzine, vad = vdes,, odakle se reavanjem po dobija Langmirova adsorpciona izoterma

Ako je smea gasova A i B u kontaktu sa vrstim adsorbensom, tada e doi do adsorpcije oba gasa zavisno od njihovih koeficijenata adsorpcije.Dva granina sluaja: 1. Adsorpcija pri jako niskim pritiscima gasa bP1Jaka adsor pcija

VSlaba adsorpcija

P

Prednosti: mogunost ponovnog korienja izdvojenih produkata i regeneracije sredstva za adsorpcijuodlina kontrola i dobar rad pri naglim promenama tokom procesa nema dodatnih hemijskih problema mogunost potpune automatizacije procesa mogunost izdvajanja gasovtih komponenata veoma malih ulaznih koncentracija.

Nedostaci: ponovno korienje izdvojenih produkata i regeneracija sredstva za adsorpciju zahteva skupe procese (termiki procesi, ekstrakcija, ...) efikasnost sredstva za adsorpciju progresivno opada poveanjem broja ciklusa (sa vremenom) relativno visoki investicioni trokovi neophodno izdvajanje vrstih estica pre proces adsorpcije zbog mogunosti zaepljavanja adsorpcionog sloja u pojedinim sluajevima neophodno je hlaenje gasova i ispod normalnih radnih uslova potrebna para relativno visokog pritiska za izdvajanje (desorpciju) tekih ugljovodonika.

Postupak hemijske konverzije u obradi otadnih gasovaPostupak hemijske konverzije gasnih komponenata predvia prevoenje nekog polutanta putem oksidacije, redukcije ili neke druge hemijske reakcije u drugi proizvod koji se moe korisno upotrebiti ili bezbednije lagerovati.

Najistaknutiji polutanti vazduha su: CO (oko 15 mlrd tona godinje) CO2 (6-7 mlrd tona godinje -1 t po stanovniku Zemlje) SO2 (50 mil tona godinje) sitne estice u vazduhu (30 mil tona godinje) NOx (53 mil tona godinje) isparljivi, hlorovani, policiklini-aromatini ugljovodonici fluoridi Hg, Pb, As nitrati, nitriti, fosfati nafta i njeni derivati i preko 13 000 drugih jedninjenja (preka 600 je obuhvaeno normama GVE

Najire su rasprostranjeni postupci konverzije sumpornih jedinjenja (npr., prevoenje sumporvodonika u elementarni sumpor koji ima industrijsku primenu).