Quritish jarayonlari xaqida umumiy tushunchalar

Syeolitlar - tabiiy va sun’iy mineral xolatida bo‘lib, alyumosilikatning suvli birikmasi. Ushbu adsorbent suvda va organik erimalarda erimaydi. Sun’iy syeolit kovaklari o‘lchami sorbsiyalanayotgan molekula o‘lchamiga yaqin bo‘lgani uchun, kovaklarga kiriyotgan molekulalarni adsorbsiya qila oladi. Bu turdagi syeolitlar molekulyar elaklar deb nomlanadi. Syeolitlarning ayrim turlari sharbatlarni konsentrlash uchun ishlatiladi.
Syeolitlar yuqori yutish qobiliyatiga ega bo‘lgani uchun, gazlarni va suyuqliklarni qisman quritish yoki suvsizlantirish uchun xam qo‘llaniladi. Syeolitlar, ko‘pincha 2...5 mm diametrli granula ko‘rinishida ishlab chiqariladi.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 kalsiy, magniy, temir, alyuminiy va boshqa metal oksidlari chiqarib yuborilishi tufayli qo‘shimcha kovaklar xosil 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 muxitlarni tozalash uchun ishlatiladi, masalan, rangli moddalarni qayta ishlash natijasida maxsulot oqaradi. Shuning uchun, ayrim xollarda tuproqli adsorbentlar oqartiruvchi tuproq deb xam ataladi.Oziq-ovqat sanoatida tuproqsimon adsorbentlar vino, pivo, meva sharbatlari, o‘simlik yog‘larini rafinasiya 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 yetilish jarayonini tezlashtiradi va muddatini qisqartiradi.
ADSORBENTLARNI TANLASHSanoat miqyosida ishlatiladigan adsorbentlar quyidagi talablarga javob berishi kerak: 1) tanlovchanlik — aralashma tarkibidagi tegishli komponentni yutib olish va boshqa komponentlarga esa taosir qilmaslik; 2) maksimal adsorbsion xajm yoki aktivlik — adsorbentning massa yoki xajm birligida yutilgan adsorbtivning miqdori; 3) adsorbentni regenerasiya qilish paytida yutilgan moddaning to‘la ajralib chiqishi; 4) adsorbent granulalarining kerakli mustaxkamlikka ega bo‘lishligi, chunki granulalarning buzilib ketishi jarayonning gidrodinamik xolatini yomonlashtiradi; 5) yutilayotgan moddalarga nisbatan kimyoviy inertlikka ega bo‘lishlik; 6) narxi arzon. Adsorbentning tanlovchanligi va uning adsorbsion xajmi adsorbent va adsorbtivning tabiatiga va molekulalarining tuzilishiga bogliq bo‘ladi. Bunda adsorbentning solishtirma yuzasi (massa yoki xajm birligidagi adsorbentning yuzasi) va adsorbent g‘ovaklarining o‘lchamlari muxim axamiyatga ega. Bu ikkala kattalik bir-biri bilan uzviy bog‘langan. Gʻovaklarning o‘lchamlari qanchalik kichik bo‘lsa, adsorbentning solishtirma yuzasi shunchalik katta bo‘ladi. Bu xolat adsorbent aktivligini kuchaytiradi.Adsorbentning aktivligi adsorbsiya jarayonining shart-sharoitlari (temperatura, bosim, adsorbtivning muxitdagi konsentrasiyasi)ga xam bog‘liq bo‘ladi. Temperaturaning kamayishi, bosimning ko‘payishi (gaz va bug‘lar uchun) va aralashmadagi kerakli komponentlar konsentrasiyasining ortishi bilan adsorbentning aktivligi kuchayadi.Adsorbentlar zarracha ichidagi kapillyar kanallarining kattaligiga qarab shartli ravishda makro-, oraliq va mikrog‘ovakli bo‘ladi. Makrog‘ovakli adsorbentlarning kapillyar kanallarining effektiv radiuslari 2•10^-7m dan katta, oraliq g‘ovaklarniki 1,5•10^-9m dan (12)•10^-7 m gacha, mikrogovaklarniki esa 5•10^-10 1•10^-9 m bo‘ladi.Adsorbsiya jarayonining xususiyati adsorbent g‘ovaklarining kattaligi bilan xarakterlanadi. Makrog‘ovakli adsorbentlarning solishtirma yuzasi kichik bo‘lgani uchun bunday adsorbentning devorlarida juda kam miqdorda modda yutiladi. Makrogovakli adsorbentlarda yutilayotgan molekulalar ularning kanallari orqali uzatiladi. Oraliq govakli adsorbentlarning yuzasida adsorbsiya jarayoni davomida yutilayotgan modda molekulalarining kattaligi g‘ovak teshiklaridan kichik bo‘lgani uchun, yutilayotgan modda qatlami xosil bo‘ladi.Mikrog‘ovakli adsorbentlarda teshiklarning kattaligi yutilayotgan molekulalarning kattaligiga teng bo‘lib, adsorbsiya davomida mikrogovaklarning xajmlari yutilayotgan molekulalar bilan to‘ladi. Adsorbentning yuzasida yutilayotgan modda molekulalarining soniga nisbatan bir yoki ko‘p molekulalar qatlami xosil bo‘ladi. Bu jarayon mono yoki polimolekulali adsorbsiya deyiladi.Adsorbentlar o‘z aktivligidan qatoi nazar zichligi, ekvivalent diametri, uyilgan zichligi, mexanik mustaxkamligi, granulometrik tarkibi, solishtirma yuzasi, govakligi, qatlamdagi erkin xajm va boshqa kattaliklar bilan xarakterlanadi.Sanoatda adsorbent sifatida aktivlangan ko‘mir, qattiq govaksimon moddalar, silikagelp, syellyuloza, syeolitlar, tuproq jinslari, ion almashinuvchi sunoiy smolalar (ionitlar) ishlatiladi.Aktivlangan ko‘mirlar va xar xil organik xomashyolar (yog‘och, toshko‘mir, qipiq xamda teri, qog‘oz va go‘sht ishlab chiqarishlari qoldiqlari) ni quruq xaydash va so‘ngra bug yoki kimyoviy reagentlar taosirida qayta ishlash natijasida olinadi. Aktivlangan ko‘mirning asosiy ko‘rsatkichlari ularning turiga qarab quyidagi chegaralarda o‘zgaradi: solishtirma yuza 600—1700 m²/g, mikrogovaklarning xajmi 0,3-0,6 sm³/g, uyilgan zichlik 380— 600 kg/m³. Bunday ko‘mirlar o‘lchami 1-7 mm ga teng bo‘lgan granula yoki o‘lchami 0,15 mm dan kam bo‘lgan kukun xolatida ishlatiladi.Aktivlangan ko‘mirning tarkibi bir xil, yaxshi regenerasiya qilinish qobiliyatiga ega, shu sababdan bunday adsorbentlarni ko‘p marotaba ishlatish imkoniyati mavjud. Biroq kamchiliklardan xoli emas: narxi qimmat, yonuvchan. Aktivlangan ko‘mir xavoda 300°S temperaturada yonadi. Ko‘mir changlari esa 200°S yaqin temperaturada yonadi va konsentrasiyasi 17—24 g/sm³ bo‘lsa, xavodagi kislorod bilan portlovchi birikma xosil qiladi.Kremniy ikki oksidini termik va kimyoviy qayta ishlash yo‘li bilan silikagellar nomli adsorbentlar olish mumkin. Silikagellarning g‘ovaklik darajasi ancha katta: solishtirma yuzasi 300—750 m2/g; govaklarning xajmi 0,28—0,9 sm³/g; uyilgan zichlik 500—800 kg/m³. Bu adsorbent bir qator muxim afzalliklarga ega: silikagelni olish jarayonida xoxlagan tarkibga erishish mumkin; regenerasiya past temperatura (100—200°S) da olib boriladi; yonish qobiliyatiga ega emas, mustaxkam, tannarxi kam.Ko‘p ishlatiladigan adsorbentlar qatoriga alyumogel xam kiradi. Bunday adsorbent mineral xomashyo xisoblangan alyuminiy gidroksidini termik qayta ishlash natijasida olingan alyuminiyning aktiv oksidi (yoki alyumogel) deb yuritiladi. Alyumogel silikagellarga nisbatan g‘ovaklarning kam solishtirma yuzasiga ega (180—200 m²/g), boshqa ko‘rsatkichlar bo‘yicha esa silikagellarga yaqin keladi.Adsorbentlar sifatida syeolitlar xam ko‘p ishlatiladi. Bunday adsorbentlar tarkibida ishqor va ishqoriy-yer metallarning oksidlarini tutgan alyumosilikatlar xisoblanadi. Syeolitlar yuqori tanlovchanlikka ega. Syeolitlar suyuqliklarni tozalash uchun mayda kristall kukun sifatida, gazlarni tozalash uchun esa sharsimon yoki granulalar xolida ishlatiladi. Baozi syeolitlarning govaklari juda ingichka bo‘lib, ularning kattaligi yutilayotgan modda molekulalarining kattaligiga teng bo‘ladi. Bu xildagi syeolitlar molekulyar elak sifatida, yaoni o‘lchamlari govaklarining kattaligidan kichik bo‘lgan molekulalarni yutish uchun ishlatiladi. Syeolitlarning suvni yutish qobiliyati katta bo‘lgani sababli ular gazlarni quritishda xamda suyuqlik va gazlarni tozalash uchun ishlatiladi. Syeolitning tarkibiga yutilgan suv juda xarakatchandir, bu suv qizdirish orqali yo‘qotiladi va bu adsorbent soviganidan so‘ng qaytadan suvni yutish qobiliyatini tiklaydi. Syeolit donachalarining kattaligi 2—5 mm, uyilish zichligi esa 600—800 kg/m³ bo‘ladi. Syeolitlarning yutish qobiliyati g‘ovaklarning solishtirma yuzasi bilan emas, balki govaklarni adsorbat bilan xajmiy to‘ldirish qiymati bilan belgilanadi (0,2—0,25 sm³/g).anoatda eritmalarni xar xil pigmentlardan tozalash uchun adsorbent sifatida tuproq jinslari xam ishlatiladi. Tuproq jinslari tabiatda ko‘p tarqalgan bo‘lib, narxi arzon, uyilish zichligi 400-450 kg/m³. Tuproq jinslarining solishtirma yuzasi boshqa sanoatda ishlatiladigan adsorbentlarga nisbatan ancha kichik (35-150 m²/g).Ionitlar tabiiy va sunoiy xolatda anorganik va organik birikmalar tarzida bo‘lishi mumkin. Sanoatda ko‘pincha zarrachalari sferik shaklda bo‘lgan ion almashinuvchi smolalar (ionitlar) issiqlik va gidroelektrostansiyalarda suvlarni yumshatish xamda qand sharbatini xar xil ionlardan tozalashda, sanoatning chiqindi suvlaridan qimmatbaxo moddalarni ajratib olishda va boshqa maqsadlarda keng ishlatiladi. Ionitlar yuqori molekulali polimer birikmalar bo‘lib, o‘z tarkibidagi xarakatchan ionlarini ekvivalent miqdorda elektrolit eritmalaridagi ionlarga almashtirib, eritmadagi bir xil zaryadli ionlarni yutish qobiliyatiga ega bo‘lgan adsorbentlar xisoblanadi. Ionitlar amaliy jixatdan suvda va oddiy eritmalarda erimaydi.Ionitlar aktiv gruppalarining, yaoni xarakatchan ionlarining kislotali va asosli bo‘lishiga qarab ikki turga: kationitlar va anionitlarga bo‘linadi. Kationitlar xarakatchan ionlarini kationlarga, anionitlar esa anionlarga almashtiradi. Bundan tashqari amfoter xususiyatga ega bo‘lgan ionitlar xam bo‘lib, bular bir vaqtning o‘zida (sharoitga qarab) o‘zining xarakatchan ionlarini kationga yoki anionga almashtirishi mumkin. Ionitlar ion almashinuv sigimiga, eritmalardagi ionlarni tanlab yutish xususiyatiga ega xamda mexanik mustaxkam va kimyoviy barqaror bo‘ladi.Sanoatda ionitlar turli shaklda — kukun, dona, granula, ip, plyonka xolatida ishlab chiqariladi. Katta donali ionitlarning o‘lchami 0,3-2,0 mm, kukun xolatidagi ionitlarning o‘lchami 0,004—0,07 mm bo‘ladi. Katta donali ionitlar ishlatilganda zich qatlamning balandligi 1-3 m, kukunsimon bo‘lganda esa 0,003—0,01 m gacha boradi.Adsorbentlar statik va dinamik aktivlik bilan xarakterlanadi. Adsorbent maolum vaqt ishlagandan so‘ng adsorbtivni to‘la yutmay qo‘yadi, bunda adsorbtiv adsorbent qatlamidan yutilmasdan o‘tib ketadi. Bunday jarayon yutiluvchi komponentning o‘tib ketishi deyiladi. Shu paytda qurilmadan chiqib ketayotgan gaz aralashmasida adsorbtivning miqdori ko‘payib, muvozanat xolatigacha boradi. Adsorbsiya jarayonining boshlanishidan adsorbtivning adsorbent qatlamidan o‘tib ketishigacha bo‘lgan vaqtda adsorbent massasi birligida yutilgan modda miqdori adsorbentning dinamik aktivligini belgilaydi.Adsorbsiya jarayonining boshlanishidan to muvozanat xolat yuz berguncha adsorbent massasi birligida yutilgan modda miqdori adsorbentning statik aktivligini xarakterlaydi. Dinamik aktivlik doim statik aktivlikdan kam bo‘ladi. Shu sababli adsorbentning sarfi uning dinamik aktivligi bo‘yicha topiladi.