Ўзбекистон республикаси олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги абу райхон беруний номидаги

Адсорбция - десорбция

Нефть ва нефть маҳсулотлари таркибида бўлган айрим бирикмалар синфини адсорбентларда ажратиб олиш, селектив эритувчилар ёрдамидагига нисбатан юқори селективликда амалга оширилади. Қаттиқ адсорбентларнинг тузилиши, қутбланган эритувчи эритмаларидагига нисбатан мавжуд бўлган кўпроқ интенсив кучланишли майдонни ўз юзасида тарқалишига йўл қўймаслик ва йўналишини тўғрилаш имкониятини туғдиради.

Алкенлар, масалан, худди шундай молекуляр массали алканларга нисбатан селектив эритувчиларда яхшироқ эрийди, бу эса уларни экстракция орқали ажратиб олиш имконини беради. Бироқ, қутбланган эритувчиларда углеводородларнинг эрувчанлиги гомолитик қаторда молекуляр массани ортиши билан камаяди. Шунинг учун кенг фракцион таркибли аралашмаларда алкенлар ва алканларнинг эрувчанлиги ўзаро ёпилиб кетади, натижада ушбу бирикмаларни эктракция йўли билан ажратиш амалда мумкин бўлмай қолади. Адсорбцион усулни қўллаш эса ушбу вазифани ечимини хал қилади.
Нефть фракцияларини бирикмалар гуруҳига ажратиш учун адсорбент сифатида силикагель, фаол алюминий оксиди, фаолланган кўмир ва бошқалар ишлатилади.
Силикагеллар, ўзгарувчан таркибли юқори молекуляр анорганик бирикма бўлиб, молекулалари қатор гидроксил гуруҳли, кремний-кислородли қобиқдан иборат. Силикагеллар турли маркаларда ишлаб чиқарилмоқда. Маркадаги биринчи ҳарф силикагель доналарининг форма ва ўлчамини, учинчиси- энг кўп ғовакларнинг ўлчамини кўрсатади. Масалан, КСМ – йирик, донадор, майда ғовакли силикагель. Ундан ташқари, майда ғовакли силикагель ШСМ ва МСМ лар ҳамда йирик ғоваклилари– КСК, ШСК, МСК ҳам ишлаб чиқарилади. Силикагель маркасини танлаш адсорбиланаётган компонентлар молекулаларининг ўлчамига боғлиқдир. Масалан, керосин ва мой фракцияларини ажратиш ва таҳлил қилиш учун йирик ғовакли силикагеллар, углеводородларни қуритиш учун эса майда ғоваклилари ишлатилади.
Қутбланган адсорбентлардаги (силикагель, -Al₂O₃ ва бошқалар) адсорбланиш моддалар диполь моменти ёки диэлектрик доимийси қанча катта бўлса, шунча юқоридир. Силикагель юзаси, актив марказлари, нефть фракцияси гетероатомли компонентлари аренлар билан специфик ўзаро таъсирланади, улар алканлар ва циклоалканларга нисбатан анча яхши ютилади. Силикагелда адсорбциялаб моно-, би- ва учциклик аренларни ҳам бир-биридан ажратиш мумкин. Алюминий гидроксиди ва алюминий тузларини 600÷900⁰С гача қиздириб олинадиган -формадаги алюминий оксиди алкенларни селектив ютади, бу эса уларни алканлардан ажратишга олиб келади.
Фаол кўмир қутбланмаган адсорбентлар сифатида асосан газ аралашмаларини таҳлил қилишда, ундан ҳам нозик, масалан, мой фракциялардан алкан-циклоалканларни ажратиб олиш учун ҳам қўлланилади. Ажратилаётган компонентлар билан ўзаро носпецифик таъсирланувчи қутбланмаган адсорбентларда адсорбцияланиш, бирикмалар қутбланганлиги қанча катта бўлса, шунча юқоридир.
Бироқ юқорида кўриб чиқилган адсорбентлар батартиб кристаллик тузилишга эга эмас ва бирдай бўлмаган ғовакликлар билан тавсифланади. Ушбу адсорбентларда ғовакликларни диаметрлар бўйича тақсимланиши ҳам тор (2-5 нм), ҳам жуда кенг, масалан, фаол кўмирда (2 дан то бир неча юз нанометргача) бўлиши мумкин. Бундай адсорбентларни ғовакликлари молекулаларининг ҳажми ва шакли бўйича фарқланувчи моддаларга киради.
Шу билан бир вақтда цеолитлар (адсорбентлар) гуруҳи мавжуд бўлиб, уларнинг ғовакликларини диаметри, компонент ғовакникидан каттароқ бўлган молекулаларни адсорбиламайди. Ушбу хусусиятлардан келиб чиққан ҳолда цеолитларни кўпинча “молекуляр элаклар” деб атаганлар. «Цеолит» сўзи грекчадан таржимада «қайнар тош» ни англатади ва у XVIII асрдаёқ табиий цеолитларни қиздирганда кристаллогидратлардан сув ажралиб чиқиши натижасида, бўртиб қолиши хусусияти оқибатида ушбу номга сазовор бўлган. 1925 йили шабазит номли табиий цеолитда молекулаларининг критик ўлчами 0,5 нм дан катта бўлмаган айрим моддаларни танлаб адсорбцияланиши аниқланган. 1948 йили биринчи бор синтетик цеолитлар олинди. Цеолитлар алюмосиликатларнинг кристаллогидратлари бўлиб, қуйидаги таркибга эга: y≥4 М_2/nОAl₂O₃xSiO₂yH₂O, бу ерда: n- катион валентлиги, , y≥4 . Катион сифатида цеолит таркибига I ва II группа элементлари (хусусан, Na, K, Mg, Ca, Sr, Ba) киради.
Саноатда турли турдаги цеолитлар ишлаб чиқарилади: А (цеолитларни умумий тузилиш формуласидаги Х ни 2 га тенг қийматларида), Х (х = 2,4-2,8) ва Y (х = 5).
Цеолитни каркас тузилиши SiO₄ ва AlO₄ ларни уч ўлчамли катакда кислороди умумий ионлар билан бириккан тетраэдрлардан ҳосил бўлган Si⁴⁺ ни Al³⁺ га алмашиши тузилма бўшлиқларида жойлашган ишқорий ёки ишқорий–ер металлари катиони билан нейтралланувчи ортиқча манфий зараядни вужудга келтиради. Цеолитлар деярли сферик шаклдаги мос равишда 1,19 нм ва 0,66 нм ли катта ва кичик бўшлиқларга эгадир. Бўшлиқлар ўлчамлари цеолитларнинг молекуляр элак хусусиятларини белгиловчи тор йўлкалар–«дарчалар» дан ташкил топади. Дарчаларнинг эффектив диаметри цеолитнинг турига ва катионнинг табиатига боғлиқдир.
Цеолитларни Мустақил Ҳамдўстлик давлатларида қабул қилинган синфланишига кўра унинг панжарасига кўпроқ кирган катион ва кристаллик панжара тури кўрсатилади. АҚШ ва қатор бошқа хориж давлатлари маркаларида кириш дарчаси диаметри ва панжара тури кўрсатилади. Турли изланувчиларни Х туридаги цеолитлар дарчаларининг эффектив диаметри тўғрисидаги берган маълумотлари бир-биридан фарқланади. Қуйида турли маркадаги цеолитлар дарчаларининг эффектив диаметри келтирилган (6.3.жадвал)