Адсорбенты что это. Адсорбенты: что это такое, виды, применение и принцип действия

Что представляют собой адсорбенты. Какие бывают виды адсорбентов. Где применяются адсорбенты. Как работает процесс адсорбции. Какие материалы используются в качестве адсорбентов.

Что такое адсорбенты

Адсорбенты — это высокопористые твердые материалы, способные поглощать (адсорбировать) различные вещества из газов или жидкостей. Их основная особенность — наличие очень большой удельной поверхности, на которой и происходит процесс адсорбции.

Адсорбенты обладают селективностью — они способны поглощать одни вещества лучше, чем другие. Это свойство позволяет использовать их для разделения и очистки различных смесей.

Основные виды адсорбентов

Существует несколько основных типов адсорбентов:

  • Активированный уголь
  • Силикагель
  • Цеолиты
  • Активированный оксид алюминия
  • Полимерные адсорбенты

Каждый вид имеет свои особенности и области применения. Рассмотрим их подробнее.

Активированный уголь

Активированный уголь — один из наиболее распространенных адсорбентов. Его получают путем обработки углеродсодержащего сырья (древесины, скорлупы кокосовых орехов, каменного угля) при высокой температуре без доступа воздуха. В результате образуется высокопористый материал с огромной внутренней поверхностью — до 1500 м2 на 1 грамм.


Активированный уголь эффективно поглощает органические соединения, хлор, неприятные запахи. Его широко применяют для очистки воды, воздуха, в медицине, пищевой промышленности.

Силикагель

Силикагель представляет собой высушенный гель диоксида кремния с развитой пористой структурой. Он обладает высокой влагопоглощающей способностью, поэтому часто используется как осушитель. Силикагель также применяют для адсорбции полярных органических соединений, очистки масел, разделения газовых смесей.

Цеолиты

Цеолиты — это алюмосиликатные минералы с упорядоченной кристаллической структурой и системой микропор. Они способны избирательно поглощать молекулы определенного размера, действуя как «молекулярные сита». Цеолиты применяются для глубокой осушки и очистки газов, разделения углеводородов, в катализе.

Активированный оксид алюминия

Этот адсорбент получают термической обработкой гидроксида алюминия. Он обладает высокой механической прочностью и термостойкостью. Активированный оксид алюминия используется для осушки газов и органических жидкостей, очистки трансформаторных масел.


Полимерные адсорбенты

К ним относятся различные синтетические смолы с развитой пористой структурой. Полимерные адсорбенты применяются для извлечения органических веществ из водных растворов, очистки сточных вод, разделения ароматических углеводородов.

Где применяются адсорбенты

Области применения адсорбентов очень широки:

  • Очистка воды и воздуха
  • Осушка газов и жидкостей
  • Разделение газовых и жидких смесей
  • Улавливание вредных и ценных компонентов
  • Очистка технологических жидкостей и масел
  • Катализ химических реакций
  • Медицина (энтеросорбенты, гемосорбенты)
  • Хроматография
  • Производство противогазов и респираторов

Как работает процесс адсорбции

Адсорбция — это концентрирование вещества на поверхности твердого тела (адсорбента). Движущей силой процесса является разница концентраций вещества в объеме и на поверхности. Молекулы адсорбируемого вещества притягиваются к поверхности за счет межмолекулярных сил.

Различают физическую адсорбцию и хемосорбцию:

  • При физической адсорбции молекулы удерживаются на поверхности слабыми ван-дер-ваальсовыми силами. Этот процесс обратим.
  • Хемосорбция сопровождается образованием химической связи между адсорбентом и адсорбируемым веществом. Она необратима.

На эффективность адсорбции влияют следующие факторы:


  • Удельная поверхность и пористость адсорбента
  • Размер пор адсорбента
  • Природа и концентрация адсорбируемого вещества
  • Температура
  • Давление (для газов)

Основные характеристики адсорбентов

При выборе адсорбента учитывают следующие его свойства:

  • Удельная поверхность — определяет адсорбционную емкость
  • Пористость — влияет на скорость адсорбции
  • Размер и распределение пор по размерам
  • Селективность — способность избирательно поглощать определенные вещества
  • Механическая прочность
  • Термостойкость
  • Химическая стойкость
  • Способность к регенерации

Регенерация адсорбентов

Важной особенностью многих адсорбентов является возможность их многократного использования после регенерации. Наиболее распространенные методы регенерации:

  • Термическая — нагрев адсорбента для десорбции поглощенных веществ
  • Вытеснительная — пропускание через адсорбент потока газа или жидкости
  • Химическая — обработка адсорбента реагентами
  • Вакуумная

Правильно подобранный метод регенерации позволяет восстановить адсорбционную способность материала и продлить срок его службы.


Новые разработки в области адсорбентов

Современные исследования направлены на создание новых высокоэффективных адсорбентов:

  • Наноструктурированные углеродные материалы (углеродные нанотрубки, графен)
  • Металлорганические каркасные структуры (MOF)
  • Мезопористые материалы с упорядоченной структурой пор
  • Композитные адсорбенты

Эти инновационные материалы обладают улучшенными характеристиками и открывают новые возможности применения адсорбентов в различных областях.

Преимущества и недостатки адсорбционных методов

Адсорбционные технологии имеют ряд достоинств:

  • Высокая эффективность очистки
  • Возможность извлечения ценных компонентов
  • Простота аппаратурного оформления
  • Низкие энергозатраты

К недостаткам можно отнести:

  • Периодичность процесса
  • Необходимость регенерации или утилизации отработанных адсорбентов
  • Высокая стоимость некоторых видов адсорбентов

Экологические аспекты применения адсорбентов

Адсорбенты играют важную роль в защите окружающей среды:

  • Очистка промышленных выбросов и сточных вод
  • Ликвидация разливов нефти и нефтепродуктов
  • Улавливание вредных газов
  • Очистка питьевой воды

При этом важно учитывать экологическую безопасность самих адсорбентов и методов их утилизации после использования.


Перспективы развития адсорбционных технологий

Основные направления совершенствования адсорбционных процессов:

  • Разработка новых высокоэффективных адсорбентов
  • Создание селективных адсорбентов для специфических применений
  • Улучшение методов регенерации
  • Разработка непрерывных адсорбционных процессов
  • Комбинирование адсорбции с другими методами разделения

Развитие этих направлений позволит расширить области применения адсорбентов и повысить эффективность адсорбционных технологий.


Что такое Адсорбер — Техническая Библиотека Neftegaz.RU

Адсорберы — это аппараты, в которых происходит разделение газовых, паровых или жидких смесей путем избирательного поглощения одного или нескольких компонентов исходной смеси поверхностью пористого твердого тела — адсорбента.

Чаще всего адсорберы используют для разделения газовых или паровых смесей, очистки и осушки газа, улавливания из парогазовых смесей ценных органических веществ.

Процесс адсорбции является избирательным и обратимым.

Каждый адсорбент способен поглощать лишь определенные вещества и не поглощать другие вещества, содержащиеся в газовой смеси.

Поглощенное вещество может быть выделено из адсорбента путем десорбции — процесса, обратного адсорбции.

В качестве адсорбентов используются твердые вещества в виде зерен размером 2-8 мм или пыли с размером частиц 50-200 мкм, обладающих большой пористостью (например, 1 г активированного угля имеет поверхность пор от 200 до 1000 м

2, поверхность пор 1 г силикагеля составляет до 500 м2).

Адсорберы подразделяют не следующие типы:

  • с неподвижным зернистым адсорбентом;
  • с движущимся зернистым адсорбентом;
  • c псевдоожиженным («кипящим») слоем пылевидного адсорбента.

Адсорберы с неподвижным слоем зернистого адсорбента представляют собой полые вертикальные или горизонтальные аппараты, в которых размещен адсорбент.

Паровоздушная или газовая смесь, подлежащая разделению, подается внутрь корпуса адсорбера через специальный штуцер.

Внутри адсорбера смесь проходит через слой зернистого адсорбента, уложенного на решетке. 

Зерна адсорбента поглощают из смеси определенный компонент.

После этого газовая смесь удаляется из адсорбера через выхлопной патрубок.

Адсорбент может поглощать извлекаемый компонент до некоторого предела насыщения, после которого проводят процесс десорбции.

С этой целью прекращают подачу паровоздушной смеси в адсорбер, а затем в аппарат подают перегретый водяной пар (или другой вытесняющий агент), который движется в направлении, обратном движению паровоздушной смеси.

Паровая смесь (смесь паров воды и извлекаемого компонента) удаляется из адсорбера и поступает на разделение в ректификационную колонну или отстойник.

После десорбции, длящейся приблизительно одинаковое с процессом адсорбции время, через слой адсорбента пропускают горячий воздух, которым адсорбент подсушивается.

Воздух входит в аппарат через паровой штуцер, а удаляется через штуцер для паровой смеси.

Высушенный адсорбент затем охлаждается холодным воздухом до необходимой температуры.

Современный адсорбер оснащен системой приборов, которые в нужное время автоматически переключают потоки с адсорбции на десорбцию, затем на сушку и охлаждение.

Чтобы установка непрерывно разделяла газовую смесь, ее комплектуют из двух или более адсорберов, которые включаются на поглощение и другие операции поочередно.

Адсорберы с движущимся слоем зернистого адсорбента представляют собой вертикальные цилиндрические колонны.

Внутри этих колонн сверху вниз самотеком движется зернистый адсорбент.

Установка состоит из вертикальной колонны, разделенной перегородками на несколько зон, транспортных трубопроводов и теплообменников.

Исходная газовая смесь подается под распределительную решетку, пройдя которую она поднимается в опускающемся слое зернистого материала в зоне I.

Здесь адсорбируются тяжелые компоненты газовой смеси, а легкая фракция удаляется из верхней части зоны I.

Адсорбент, поглотивший тяжелую фракцию, опускается, проходит промежуточную зону II и десорбционную зону III.

В десорбционной зоне III зерна адсорбента движутся по трубам теплообменника.

В межтрубное пространство теплообменника подается конденсирующийся пар, который частично нагревает адсорбент.

В нижнюю часть трубок теплообменника подается острый перегретый пар, который отдувает из адсорбента поглощенные тяжелые компоненты газовой смеси.

Наиболее тяжелая фракция удаляется вместе с паром из верхней части зоны III; часть же десорбированных, более легких компонентов в виде парогазовой смеси проходит в промежуточную зону II.

Здесь парогазовая смесь вытесняет из адсорбента компоненты более легкие, чем десорбирующиеся в зоне III.

Парогазовая смесь, называемая промежуточной фракцией, удаляется из средней части промежуточной зоны.

Регенерированный адсорбент, пройдя разгрузочное устройство и гидравлический затвор, поступает к регулирующему клапану.

Клапан перепускает зернистый адсорбент в необходимом количестве в сборник.

Здесь зерна адсорбента подхватываются транспортирующим газом (например, газами легкой фракции) и по трубе  забрасываются в бункер.

Из бункера адсорбент ссыпается в трубки водяного холодильника.

Опускаясь по трубам холодильника, адсорбент охлаждается и поступает снова на адсорбцию в зону I.

Для полного восстановления активности адсорбента некоторая часть его непрерывно ссыпается в теплообменник-реактиватор и подвергается в его трубах высокому нагреву топочными газами, подаваемыми в межтрубное пространство теплообменника.

Для отдувки из адсорбента поглощенных продуктов в трубы теплообменника снизу подается острый перегретый пар.

Адсорберы с псевдоожиженным слоем пылевидного адсорбента делят на:

  • одноступенчатые,
  • многоступенчатые.

Одноступенчатый адсорбер этого типа имеет полый цилиндрический сосуд, в нижней части которого закреплена газораспределительная решетка.

Псевдоожижающий газ, он же и исходная смесь, подается под решетку.

Пройдя отверстия решетки, газ входит в псевдоожиженный слой пылевидного адсорбента, где протекает процесс адсорбции.

Газ по выходе из слоя очищается от пыли в циклоне и удаляется из аппарата.

Адсорбент непрерывно вводится сверху в псевдоожиженный слой и удаляется через трубу.

Регенерация адсорбента производится в другом аппарате, аналогичном по конструкции первому.

Как уберечь адсорбент от повреждений? – Статьи компании «АГС»

Адсорбенты — высокодисперсные природные или искусственные материалы с большой удельной поверхностью, на которой происходит адсорбция веществ из соприкасающихся с ней газов или жидкостей.

Самое широкое применение адсорбенты нашли в установках по разделению воздуха — в адсорбционных генераторах азота и кислорода. Также адсорбционные установки применяются и при выделении водорода, однако они не нашли широкого применения в современном мире. Одно из популярных применений адсорбента также нашлось в адсорбционных осушителях сжатого воздуха.

Адсорбент — это сердце любого адсорбционного генератора. От качества адсорбента зависит степень чистоты азота и кислорода. От целостности гранул адсорбента зависит долговечность работы клапанной системы.

Главный враг адсорбента — влага. Попадая на поверхность адсорбента, влага уменьшает его эффективную площадь. Гранулы, насыщаясь водой, увеличиваются в размерах и перестают эффективно пропускать через себя поток разделяемого воздуха. При попадании влаги полезный объем адсорбента уменьшается, что понижает производительность генератора и качество продукта. Азот и кислород, насыщенные влагой, образуют в трубопроводах конденсат, который рано или поздно может вывести из строя как адсорбционный генератор, так и оборудование, где азот и кислород непосредственно используются (например, лазерный станок).

Как в адсорбент попадает влага?

Единственным источником попадания влаги в блок разделения адсорбционного генератора является воздух. Воздух на выходе из воздушного компрессора обязательно должен проходить через осушитель. Осушители сжатого воздуха делятся на 2 типа:

  • Рефрижераторные

Принцип работы рефрижераторного осушителя схож с принципом работы бытового холодильника. Воздух, проходя через теплообменник, охлаждается до температуры +3 градуса, а хладагент (как правило — фреон) отводит тепло и конденсат. Таким образом, на выходе получаем осушенный до точки росы +3 градуса воздух, который подается на вход в адсорбционный генератор.

Выход рефрижераторного осушителя сжатого воздуха из строя грозит попаданием влаги в адсорбент генератора.

  • Адсорбционный

Принцип действия адсорбционного осушителя сжатого воздуха схож с принципом работы адсорбционного генератора. Осушитель имеет 2 колонны, в которые по очереди подается сжатый воздух. Проходя через колонну, влага, находящаяся в воздухе, оседает на гранулах адсорбента. В тот момент, пока работает одна колонна, вторая колонна проходит регенерацию, то есть в ней происходит процесс вывода влаги из гранул адсорбента обратным потоком воздуха.

Адсорбционный осушитель работает циклично. Время цикла настраивается в зависимости от расхода и влажности входящего воздуха.

Как в адсорбент попадает масло?

На выходе из осушителя сжатого воздуха должен быть установлен масляный сепаратор — его задача удерживать пары масла, которые содержатся в воздухе после его сжатия в воздушном компрессоре. Однако стоит помнить, что наличие безмасляного компрессора не гарантирует отсутствия паров масла в сжатом воздухе — пары масла и других примесей всегда содержается в окружающем нас воздухе, особено если производство находится в городе или недалеко от автомобильных дорог.

Цель эффективной работы осушителя воздуха — не допустить попадаения масла и влаги в адсорбционный генератор. Но что делать, если вы подозреваете, что масло или влага все таки попали в адсорбент?

Если вы подозреваете, что в адсорбент попала влага, то:

  • Необходимо отключить подачу газообразного азота/кислорода дальше по системе.
  • Устранить причину поадания влаги в адсорбционный генератор
  • Если на дне адсорберов предусмотрен слив, то воспользоваться им, чтобы ибавиться от накопившейся капельной влаги.
  • Если слива нет или отсутствует капельная влага- адсорбент необходимо просушить.

Сушка адсорбента заключается в продувке генератора теплым воздухом до тех пор, пока из адсорбента не выйдет вся накопившаяся влага. Простыми словами, генератор необходимо просушить со сбросом азота/кислорода в атмосферу. Только позаботьтесь о доступности свежего воздуха в помещение генератора!

Если сушка адсорбента не приносит результатов, значит необходимо обратиться к производителю с просьбой о замене адсорбента.

Если вы подозреваете, что в адсорбент попало масло, то вам потребуется полная замена адсорбента, так как пары масло очень сложно вывести из адсорбционного генератора.

Таким образом, эффективно работающая система подготовки сжатого воздуха исключает шансы попадания в адсорбционный генератор азота и кислорода воды или масла. Мы рекомендуем своевременно проводить техническое обслуживание системы подготовки сжатого воздуха (воздушного компрессора, осушителя и системы фильтров), чтобы система получения азота и кислорода работала стабильно и долговечно.

Адсорбент Определение и значение — Merriam-Webster

ад·сор·​согнутый ad-ˈsȯr-bənt 

-zȯr-

: обычно твердое вещество, которое адсорбирует другое вещество

адсорбент прилагательное

Примеры предложений

Недавние примеры в Интернете Другие методы включают в себя каменные ролики, такие как наши кирки от Revlon и EcoTools, которые сделаны из природной вулканической породы с такими минералами, как кремнезем, который является естественным адсорбентом 9. 0016 . — Алисса Брашиа, Peoplemag , 17 марта 2023 г. Сделано в Турции, это полотенце одинаково легкое и адсорбирующее . — Аманда Лорен, Forbes , 25 апреля 2022 г. Возьмите обычную старую акриловую трикотажную пряжу, модифицируйте ее специальным адсорбентом химикатом и помашите ею в океане. — Меган Гьюсс, 9 лет.0015 Арс Техника , 18 июня 2018 г. Сложная часть — это второй шаг: найти доступный адсорбирующий материал , который будет притягивать уран в морской среде, а затем отдавать его, чтобы его можно было переработать в ядерное топливо. — Меган Гойс, Ars Technica , 18 июня 2018 г. Эта минималистичная бутылка специально рассчитана на адсорбент с японским белым углем (входит в комплект поставки). — Лаура Регенсдорф, 9 лет.0015 Vogue , 12 декабря 2017 г.

Эти примеры программно скомпилированы из различных онлайн-источников, чтобы проиллюстрировать текущее использование слова «адсорбент». Любые мнения, выраженные в примерах, не отражают точку зрения Merriam-Webster или ее редакторов. Отправьте нам отзыв об этих примерах.

История слов

Этимология

адсорбент + -ent (после абсорбента)

Первое известное использование

1900, в значении, определенном выше

Путешественник во времени

Первое известное использование адсорбента было в 1900 году

Посмотреть другие слова того же года

Словарные статьи Около

адсорбент

адсорбат

адсорбент

адсорбция

Посмотреть другие записи поблизости

Процитировать эту запись «Адсорбент».

Словарь Merriam-Webster.com , Merriam-Webster, https://www.merriam-webster.com/dictionary/adsorbent. По состоянию на 18 апреля 2023 г.

Copy Citation

Medical Definition

адсорбент

1 из 2 прилагательное

ад·сор·​согнутый -bənt 

: обладающий способностью или склонностью к адсорбции

адсорбент

2 из 2 сущ.

: обычно твердое вещество, которое адсорбирует другое вещество

Последнее обновление: — Обновлены примеры предложений

Подпишитесь на крупнейший словарь Америки и получите тысячи дополнительных определений и расширенный поиск без рекламы!

Merriam-Webster без сокращений

Можете ли вы решить 4 слова сразу?

Можете ли вы решить 4 слова сразу?

печальный

См. Определения и примеры »

Получайте ежедневно по электронной почте Слово дня! Определение

в кембриджском словаре английского языка

Примеры адсорбента

адсорбент

Помимо сажи, это твердое вещество также имеет множество применений в качестве адсорбента .

От Phys.Org