59
Лекция 6. Методы адсорбционной очистки, каталитического
и термического обезвреживания отходящих газов
6.1. Адсорбционный метод очистки газов
Метод основан на физических свойствах некоторых твердых тел с ультра-
микроскопической структурой селективно извлекать и контролировать на своей
поверхности отдельные компоненты из газовой смеси. В пористых телах с ка-
пиллярной структурой поверхностное поглощение дополняется капиллярной
конденсацией.
Адсорбция подразделяется на
физическую адсорбцию и хемосорбцию. При
физической адсорбции молекулы газа прилипают к поверхности твердого тела
под действием межмолекулярных сил притяжения (силы Ван-дер-Ваальса). Вы-
свобождающаяся при этом теплота зависит от силы притяжения и по порядку
значения совпадает с теплотой конденсации паров. Преимущество физической
адсорбции − обратимость процесса. При уменьшении давления адсорбата в по-
токе газа либо при
увеличении температуры поглощенный газ легко десорби-
руется без изменения химического состава. Обратимость данного процесса ис-
ключительно важна, если экономически выгодно рекуперировать адсорбируе-
мый газ или адсорбент.
В основе
хемосорбции лежит химическое взаимодействие между адсорба-
том (поглощаемым газом) и адсорбируемым веществом. Действующие при
этом силы сцепления значительно больше, чем при физической адсорбции со-
ответственно и высвобождающаяся при хемосорбции теплота существенно
больше и по порядку значения (от 20 до 400 кДж/моль) совпадает с теплотой
реакции. Ввиду большой теплоты адсорбции энергия, необходимая для
взаимо-
действия хемосорбированной молекулы с молекулой другого сорта, может быть
существенно меньше энергии, необходимой для реакции молекул двух различ-
ных видов непосредственно в газовой фазе, т. е. поверхность твердого вещества
может оказаться катализатором, увеличивающим скорость некоторых химиче-
ских реакций. Процесс хемосорбции, как правило, необратим: при десорбции
меняется химический состав адсорбата. Поэтому
, если желательна регенерация
адсорбента или рекуперация адсорбата, то адсорбирующую среду следует вы-
бирать таким образом, чтобы преобладали процессы физической адсорбции.
В качестве адсорбентов или поглотителей применяют вещества, имеющие
большую площадь поверхности на единицу массы. Удельная поверхность акти-
вированных углей, например, достигает 10
5
−10
6
м
2
/кг. Их применяют для очи-
стки газов от органических паров, удаления неприятных запахов и газообраз-
ных примесей, содержащихся в незначительных количествах в промышленных
выбросах, а также летучих растворителей и др. В качестве адсорбентов приме-
няют также простые и комплексные оксиды (активированный глинозем, сили-
кагель, активированный оксид алюминия, синтетические цеолиты или
молеку-
лярные сита), которые обладают большей селективной способностью, чем ак-
тивированные угли. Однако их нельзя использовать для очистки очень влажных