Кимёвий технология асосий жараён ва курилмалари

Tuproqlar va tabiiy tuproqsimon adsorbentlar qatoriga bentonit, diatomit, gumbrin, askanit, murakkab kimyoviy tarkibli yuqori dispers sistemalar SiO₂, Al₂O₃, CaO, Fe₂O₃, MgO va boshqa metall oksidlari kiradi. Tabiiy tuproqlar faolligini oshirish uchun ular sulfat va xlorid kislotalar bilan qayta ishlanadi. Natijada kalstiy, magniy, temir, alyuminiy va boshqa metal oksidlari chiqarib yuborilishi tufayli qo’shimcha kovaklar hosil bo’ladi.
Bu tuproqlar solishtirma yuzasi 20...100 m²/g, kovaklar o’rtacha radiusi 3...10 mkm bo’ladi.
Kation almashinish sig`imi ortishi bilan tuproqlarning tozalash qobiliyati ko’payadi. Odatda, tuproqlar suyuqlik muhitlarni tozalash uchun ishlatiladi, masalan, rangli moddalarni qayta ishlash natijasida mahsulot oqaradi. Shuning uchun, ayrim hollarda tuproqli adsorbentlar oqartiruvchi tuproq deb ham ataladi.
Oziq-ovqat sanoatida tuproqsimon adsorbentlar vino, pivo, meva sharbatlari, o’simlik yog`larini rafinastiya qilish va boshqa maqsadlarda ishlatiladi. Pivoni tozalash uchun esa, sirt faol bentonitdan keng ko’lamda foydalaniladi. Masalan, natriyli bentonit vinoni na faqat tozalaydi va mo’tadillaydi, balki uni etilish jarayonini tezlashtiradi va muddatini qisqartiradi.


5.32. Adsorbstiya jarayoni muvozanati

Adsorbstion kuchlar tabiatidan qat’iy nazar, adsorbentning massa yoki hajm birligida yutilgan modda miqdori, yutilayotgan modda tabiati, temperatura, bosim va fazadagi aralashma miqdoriga bog`liq.

Jarayondagi qattiq va gaz yoki suyuqlik fazalarida yutilayotgan moddaning muvozanat konstentrastiyalari o’rtasida quyidagi bog`liqlik bor:


yoki (5.166)

bu erdax_m - adsorbentda yutilgan modda (adsorbtiv) konstentrastiyasi, ya’ni gaz yoki suyuqlik fazalaridagi adsorbtivning muvozanat konstentrastiyasi, kg adsorbtivning 1 kg adsorbentga nisbati; y - bug` yoki suyuqlik fazadagi adsorbtiv konstentrastiyasi, kg adsorbtivning 1 kg inert qismiga nisbati; p - bug`-gaz aralashmadagi adsorbtivning muvozanat bosimi, N/m².

(5.166) tenglama bilan ifodalanuvchi bog`liqliklar adsorbstiya izotermalari deb nomlanadi.

Kimyoviy termodinamika asosida adsorbstiya izotermalarining aniq ifodalari topiladi:
Lengmyur izotermalari
(5.167)
yoki Freydlix izotermalari
(5.167a)

bu erda x_m - adsorbent bilan yutilgan modda konstentrastiyasi, kg 1 kg adsorbentga; a, b, k, n - tajribaviy usul bilan aniqlanadigan konstantalar.

Temperatura pasayishi, bosim ortishi va fazalarda qo’shimcha aralashmalar bo’lmasa, adsorbstiya jarayoni tezlashadi.

A
dsorbstiya izotermasining turi ko’pgina omillarga: adsorbentning solishtirma yuzasi, kovaklar hajmi, adsorbent tuzilishi, yutilayotgan modda xossalari va jarayon temperaturasiga bog`liq.
5.74-rasmda asosiy 5 xil izotermalar turi keltirilgan.
Rasmdagi 1 egri chiziq mikrokovakli adsorbentga oid. 2 va 4 egri chiziqlar boshlanishidagi bo’rtiqlik ham mikrokovaklar bilan bog`liq. Izotermalarning keyingi qismi yo’nalishini polimolekulyar adsorbstiya va kapillyar kondensastiya belgilaydi. 3 va 5 egri chiziqlar botiq qismi "adsorbent-adsorbtiv" sistemada adsorbtiv bilan adsorbent molekulalarining o’zaro ta’sir kuchlari adsorbtiv molekulalarining o’zaro ta’sir kuchlaridan kam bo’lgan holatini xarakterlaydi. Bu turdagi izotermalar juda kam uchraydi.
Adsorbstiya jarayonida bug` yoki suyuqlik fazadan bir necha modda adsorbstiyalanayotganda, hamma moddalar yutilishi aniqlangan. Lekin, har bir moddaning muvozanat konstentrastiyasi har bir moddani alohida adsorbstiyalashdagi konstentrastiyasiga qaraganda kam bo’ladi.
Adsorbstiya jarayonining bir necha nazariyasi mavjud bo’lib, ularning har biri ma’lum sharoitdagi tajriba natijalarini ifodalaydi.
Dubinin M.M. nazariyasiga binoan, mikrokovakli adsorbent ishtirokida o’tkazilayotgan adsorbstiya jarayoni mikrokovaklarni adsorbtiv bilan to’ldirilishi deb qaraladi. Juda katta temperaturalar oralig`ida gaz va bug`lar adsorbstiyasi uchun keltirib chiqarilgan tenglamalar adsorbtiv muvozanat konstentrastiyasining adsorbent kovaklari tuzilishiga bog`liqligini xarakterlaydi. Bunday tenglamalar murakkabdir.
Prof. Dubinin M.M. tomonidan olingan tenglamalardan biri quyidagi ko’rinishga ega:


(5.168)

bu erda V - adsorbent kovaklari hajmining yig`indisi; V<sub>c</sub> - suyuqlik holatidagi yutilgan modda hajmi; V - adsorbent tuzilishiga bog`liq konstanta; T - bug`ning absolyut temperaturasi; <sub>a</sub> - biror adsorbent va standart kovaklardagi suyuqlik holatidagi mol hajmlariga teng bo’lgan affinlik koeffistienti; R - adsorbtiv to’yinish bug`ining bosimi; r - adsorbstiya temperaturasidagi adsorbtiv bug`ining parstial bosimi.

Adsorbstiya jarayonida boshlang`ich aralashmada yutilayotgan modda bug`ining bosimi kamayadi va issiqlik ajralib chiqadi. Shuning uchun Le-Shatele prinstipiga binoan, temperatura pasayishi va bosim ortishi bilan adsorbstiyalanayotgan modda miqdori ko’payib boradi. Shunday qilib, bosim pasayishi va temperatura ortishi teskari - desorbsiya jarayonini tezlashtiradi.

Adsorbstiya jarayonida ajralib chiqayotgan issiqlik miqdori (kJ/kmol) tajribaviy usul bilan aniqlanadi. Tajribaviy ma’lumotlar yo’q bo’lsa, ajrab chiqayotgan issiqlik miqdori (5.165) tenglama yordamida hisoblanishi mumkin.