Кимёвий технология асосий жараён ва курилмалари

Uzluksiz ishlaydigan adsorberlarni hisoblashda kolonna balandligi, ishchi hajm, tarelkalar diametri va soni aniqlanadi.
Bunday adsorberlar balandligi moddiy balans tenglamasidan aniqlanadi. Moddiy balans tenglamasida tegishli o’zgarishlar va qisqartirishlardan so’ng, ushbu ko’rinishga kelamiz:



qurilmaning ishchi hajmi esa:


(5.182)

bu erda L - adsorbent sarfi, kg/s;  - jarayon paytidagi adsorbentning solishtirma yuzasi, m²/kg; u_ur - o’rtacha harakatlantiruvchi kuch bo’lib, ushbu tenglamadan topiladi:

bu erda u_b, u_ox - gaz aralashmadagi adsorbtivning boshlang`ich va oxirgi konstentrastiyalari; u_m - muvozanat konstentrastiyasi.

Agar,  = V_a/L ekanligini inobatga olsak, adsorbentning adsorberda bo’lish vaqti:

(5.183)
Mavhum qaynash qatlamli adsorberlardagi tarelkalar soni ushbu tenglamadan topiladi:
(5.184)

bu erda h_ - tarelkadagi adsorbent qatlamining balandligi (odatda h_ = 50 mm deb qabul qilsa bo’ladi).

5.38. Ion almashinish jarayonlari va qurilmalari

Elektrolit eritmalari bilan o’zaro ta’siri paytida ion almashinish qobiliyatiga ega adsorbentlar (ionitlar) tarkibidagi faol ionlarning eritmadagi ionlar bilan almashishi ion almashinish jarayoni deb nomlanadi.

Ion almashinish jarayonining qo’llanish sohasi juda keng, chunki u suvli eritmalardan begona ionlarni yo’qotish va mineralsiz (yumshoq, tuzsiz) suvlar olishda ishlatiladi. Bu usulda tozalangan suv ichish uchun, hamda o’ta toza modda ishlab chiqarish sanoatida qo’llaniladi. Undan tashqari, issiqlik elektr stanstiyalari uchun suvni tayyorlashda, atom elektr stanstiyalarining oqava suvlarini tozalashda ham, ion almashinish jarayonidan foydalaniladi.
Oziq-ovqat sanoatining tuli sohalarida ayrim mahsulotlarni tayyorlashda ushbu jarayon juda ko’p ishlatiladi. Masalan, qand ishlab chiqarish sanoatida ionlar sharbat va qiyomlarni, begona moddalardan tozalash imkonini beradi. Vinochilikda vino tarkibidan kalstiy va temirni ajratib olishda, sutni kalstiy va boshqa metal ionlaridan tozalashda, yog`-moy sanoatida o’simlik moylarini tozalashda, qimmatbaho metallarni ajratib olishda, medistina, metallurgiyada ionitlar juda katta samara beradi. Texnik-iqtisodiy ko’rsatkichlari bo’yicha ion almashinish jarayoni ekstrakstiya, rektifikastiya va boshqa jarayonlar bilan raqobat qila oladi.
Shuni alohida ta’kidlash kerakki, ushbu jarayonda ionit va eritma orasida ion almashinish yuz beradi. Bunda, eritmadagi ionlar ionit yuzasiga, ionit yuzasidagi ionlar esa, eritmaga o’tadi.
Ionitlar sifatida qattiq, suvda va organik erituvchilarda erimaydigan tabiiy va sun’iy materiallar ishlatiladi. Ionitlar sharsimon shaklda, mayda donador, granula holatida bo’ladi. Ularning ion almashinish xossalari almashinish hajmi bilan xarakterlanadi, ya’ni 1 g ionit bilan almashayotgan milligramm-ekvivalent ion soni bilan ifodalanadi.
Ionitlar kimyoviy tarkibi va tuzilishi bilan farqlanadi. Almashadigan ion zaryadlar ishorasiga qarab, ionitlar kationit va anionitlarga bo’linadi.
Eritmada ionizastiya darajasiga qarab kationitlar quyidagi guruhlarga bo’linadi: kuchli va kuchsiz kislotali. Anionitlar esa, yuqori va past asosli guruhlarga bo’linadi.
Fovaklilik darajasiga qarab sintetik ionitlar gelli va makrokovakli bo’ladi. Makrokovakli ionitlar rivojlangan g`ovak tuzilishli bo’lib, solishtirma yuzasi katta bo’ladi. Natijada, granula ichida moddalar ko’chishi yuqoridir.
Katta almashinish hajmli, mexanik mustahkam, suvda va organik suyuqliklarda erimaydigan, qayta tiklanadigan sun’iy ionitlar yaratilishi bilan ion almashinish texnologiyasi juda keng tarqala boshladi.
Kationitlar kislota xarakterli va musbat zaryadli ionlarini almashtirish qobiliyatiga ega. Kationitlar tarkibida quyidagi: SO₃^2- - sulfo, HCOO^- - karboksil, RO₃N^2- - fosfon guruhlari bo’lib, manfiy zaryad olib keladi.
Anionitlar tarkibida quyidagi: NH₃⁺ - amido, NH₂⁺ - amino guruhlari bo’lib, musbat zaryad olib keladi.
Ionitlar mexanik mustahkamligi yuqori, ta’sir etayotgan suyuqlikda erimasligi va uni ifloslantirmasligi kerak.
Fizik - kimyoviy jihatdan ionitlar murakkab sistema bo’lib, unda bir vaqtning o’zida ko’pgina o’zaro ta’sirlar bo’ladi. Shuning uchun, ion almashinish nazariyasida, ionitlarning tabiati va unda bo’ladigan o’zaro ta’sirlarni hisobga olmagan muvozanat holatidagi xossalari ko’rib chiqiladi.
Ion almashinish jarayonini xarakterlovchi ionitlarning muvozanat xossalarini ifodalash uchun termodinamik usullardan foydalaniladi. Bunda, hamma ionitlar uchun umumiy belgilar ajratiladi:
a) ionit - eritma sistemasi ikki fazali, geterogen sistemadir;
b) ionit fazasida bitta yoki bir nechta muayan holatda mahkamlangan ion bo’lib, manfiy yoki musbat zaryadlar olib keladi;
v) ionlar ionit - eritma fazalar chegarasini kesib o’tolmaydi;
g) ionit fazasi tarkibida antiionlar bo’ladi va ular ionit - eritma fazalarni ajratuvchi chegarani kesib o’ta oladi;
d) muvozanat holatidagi eritma ionit fazasida boshqa zarrachalar ham bo’lishi mumkin, masalan, erituvchi molekulalari.
Ion almashinish jarayoni boshlanishi uchun muvozanat o’ng tomonga siljitilishi kerak, ya’ni ion almashinish reakstiyalarining kimyoviy muvozanat konstantasi birdan ancha katta bo’lishi kerak.
Ion almashinish jarayonini geterogen kimyoviy reakstiya deb qarash va misol tariqasida quyidagi tenglamalarni keltirish mumkin:
a) kationli almashinish:
(5.185)

b) anionli almashinish:

(5.186)
Kationit va anionitlar orasidagi oraliq holatni amfolitlar egallaydi. Uning tarkibida kislotali va asosiy ionogen guruhlar bo’lib, kationit va anionit vazifalarini bajaradi.
Ionit - eritma sistemaning muvozanati muvozanat koeffistienti bilan xarakterlanadi. Koeffistientning kattaligi tashqi omillarga bog`liq, ya’ni muvozanatdagi eritma konstentrastiyasi, temperaturasi va bosimga.