8.4. Десорбція адсорбованих продуктів
Однією з основних стадій адсорбційного процесу є десорбція поглинених речовин, яка може проводитися різними способами: підвищенням температури шару адсорбенту, зниженням тиску в системі, віддувом адсорбата в струмині газу-носія, застосуванням вакууму, витіснення сорбату матеріалом, що більш легко адсорбується, комбінація двох і більше вказаних методів.
Як правило, можливість регенерації адсорбенту і виділення адсорбованого забруднення визначається економічними міркуваннями.
Одним з шляхів видалення адсорбованих забруднювачів є повна заміна адсорбенту з направленням відпрацьованого матеріалу у відходи. Такий шлях можливий в тих випадках, коли кількість адсорбата невелика або процес заміни проводиться достатньо рідко. Вартість свіжого адсорбенту невелика в порівнянні з вартістю процесу регенерації з урахуванням трудових витрат. Адсорбент може знаходитися на паперовому носієві або у вставній гільзі. Матеріал, що видаляється, може бути вивезений на звалище; проте в тих випадках, коли адсорбована речовина токсична або канцерогенна і може розчинятися у воді, а також при використанні вугілля як адсорбенту краще відпрацьований матеріал спалювати.
Проблема утилізації або видалення матеріалу, виділеного при адсорбційному очищенні, в значній мірі пов’язана з придатністю цього матеріалу для повторного використання в процесі, проте певну роль може грати і вибір методу десорбції, вживаного для регенерації відпрацьованого сорбенту. Якщо виділена речовина може бути використана в процесі виробництва, то оптимальними методами десорбції можуть бути просте нагрівання або нагрівання при частковому вакуумуванні, оскільки забруднювач при википанні утворює концентровану пару; при конденсації пари утворюється концентрований розчин, який може бути повернений в процес. Якщо одночасно виділяється декілька забруднювачів, наприклад, суміш пари розчинників, і ця суміш не може утилізувана як така, то необхідне додаткове розподілення, наприклад шляхом дистиляції. Оскільки адсорбцію часто використовують для виділення органічних забруднювачів, то у багатьох випадках виділений матеріал можна використовувати як паливо або добавку до палива, якщо він не знаходить іншого застосування. При спалюванні заміщених вуглеводнів необхідно брати до уваги те, що можливе утворення продуктів, які викликають корозію або що завдають шкоди навколишньому середовищу.
Нагрівання поширене найширше, воно дозволяє отримувати сорбат в концентрованому стані, а в деяких випадках і у стані, придатному для повторного використання. При підвищенні температури адсорбенту до величини, рівній температурі кипіння сорбату при атмосферному тиску, починається википання речовини, пари якої конденсують. Якщо підвищення температури до такого значення призводить до розкладання речовини, то додатково можна застосувати часткове вакуумування. При використанні тільки вакуумування ступінь десорбції не настільки висока, як при нагріванні. Крім того, в цьому випадку для конденсації десорбированного продукту можуть знадобитися ефективніші холодильники або виявиться необхідною конденсація при стисненні.
Десорбція шляхом продування інертного газу, за винятком процесу адсорбційної концентрації з подальшим спалюванням газу, як правило, створює проблем більше, ніж вирішує, оскільки забруднююча речовина в цьому випадку знову виявляється такою, що диспергує в газовому потоці. Продування газом, інертним щодо адсорбційного процесу (наприклад, повітрям або азотом), має недолік в тому, що десорбуюча речовина знову опиняється розподіленою в газовій фазі. Однак в певних ситуаціях застосування цього методу доцільне. Для концентрації забруднюючих речовин, присутніх в дуже малих концентраціях, може бути використана абсорбція. При продуванні повітрям газовий потік, що утворюється при десорбції, може бути безпосередньо направлений на спалювання.
Обробка вугільного адсорбенту водяною парою є методом регенерації, заснованим на витісненні. Водяна пара адсорбується, витісняючи молекули адсорбата, який має нижчий рівноважний парціальний тиск. Десорбовані забруднення конденсуються разом з надлишком водяної пари. Після насичення адсорбенту парою необхідна регенерація для видалення води; її проводять продуванням гарячого повітря. Обробка водяною парою фактично є комбінацією методів. Хоча основною рушійною силою десорбції є витіснення, пара одночасно підвищує температуру адсорбенту, а його надлишок виконує роль інертного газу, використовуваного для продування. У випадку органічних матеріалів, добре розчинних у воді, застосування цього методу пов’язане з труднощами, оскільки потрібне проведення додаткового розподілення водного конденсату і органічних продуктів. Навіть у тих випадках, коли розчинність органічних продуктів незначна і розподілення здійснюється простою декантацією фази, що не змішується, необхідно взяти до уваги проблеми, пов’язані з видаленням одержаних водних розчинів. Якщо їх об’єми невеликі, а розчинені органічні речовини піддаються біологічному розкладанню, прийнятним варіантом може бути звичайна обробка в каналізаційних спорудах. Але за наявності стійких органічних сполук або великих кількостей водних розчинів бажано відмовитися від даного методу десорбції.
В процесі регенерації ніколи не досягається абсолютно повна десорбція, тому необхідно передбачати деякий надлишок адсорбційної ємності, що компенсується її втратою за декілька циклів регенерації. При регенерації можуть виникати і інші проблеми, які потрібно передбачати при виборі методу обробки. Деякі органічні сполуки, зокрема, мономери, наприклад пари стиролу, в процесі регенерації можуть полімеризуватися в порах адсорбенту, що робить його непридатним для подальшого використання. При високих температурах регенерації можливий розпад органічних сполук, внаслідок чого сорбент покривається смолою і сажею і також стає неактивним. У таких випадках слід використовувати інші методи десорбції, або працювати при помірних температурах і зниженому тиску, або проводити обробку водяною парою; можлива також регенерація дезактивованого адсорбенту в окислювальній атмосфері печі. У таких печах в контрольованих умовах органічні матеріали випалюють з поверхні і з пор сорбенту.
В результаті хемосорбції сорбат зв’язується настільки міцно, що десорбція можлива тільки при видаленні деякої кількості самого сорбенту. В більшості випадків регенерація проводиться в спеціальних умовах. Прикладом може слугувати регенерація активованого вугілля, використовуваного для видалення SO2, продуванням повітрям. Частина SO2 постійно накопичується на сорбенті у вигляді сірчаної кислоти. Її десорбують, нагріваючи до 370°С в інертній атмосфері, внаслідок чого кислота реагує з вугіллям, утворюючи CO2 і SO2.
У тих випадках, коли адсорбованими забруднювачами є неорганічні або негорючі речовини і для них не знаходять жодного корисного застосування, проблеми видалення аналогічні тим, які виникають при видаленні подібних матеріалів методами адсорбції.
- Атмосферного
- Навчальний посібник Кам’янець-Подільський
- Передмова
- Частина і оцінка антропогенно-техногенного забруднення атмосферного повітря
- Розділ 1 Атмосфера і її роль. Джерела і наслідки забруднення атмосфери
- 1.1. Атмосфера – зовнішня оболонка Землі
- 1.2. Будова атмосфери
- 1.3. Забруднення атмосфери і його види
- 1.4. Джерела забруднення атмосфери
- 1.5. Основні хімічні домішки, що забруднюють атмосферу
- 1.6. Наслідки забруднення атмосфери
- 1.6.1. Зміна природного складу і параметрів атмосфери
- 1.6.2. Кислотні опади
- 1.6.3. Запустелювання
- 1.6.4. Забруднення атмосфери біологічними домішками
- Розділ 2 Нормування впливу техногенних об’єктів на атмосферне повітря
- 2.1. Показники нормування забруднюючих речовин в повітрі
- 2.2. Оцінка стану повітряного середовища
- 2.3. Науково-технічні нормативи на гранично допустимі викиди
- 2.4. Інструменти економічного механізму охорони атмосферного повітря
- 2.5. Порядок встановлення нормативів збору за забруднення і погіршення якості атмосферного повітря
- Розділ 3 Організація спостережень за забрудненням атмосферного повітря
- 3.1. Загальні вимоги до організації спостережень за забрудненням атмосферного повітря
- 3.2. Види постів спостережень, програми і терміни спостережень
- 3.3. Лабораторії спостереження і контролю за забрудненням атмосферного повітря
- 3.4. Автоматизовані системи спостереження і контролю за станом атмосферного повітря
- Розділ 4 Оцінювання забруднення атмосферного повітря на основі даних лабораторних спостережень
- 4.1. Методи оцінювання забруднення атмосферного повітря
- 4.2. Методи відбору проб атмосферного повітря для лабораторного аналізу
- 4.3. Метеорологічні спостереження при відборі проб повітря
- 4.4. Оцінювання стану атмосферного повітря за результатами спостережень
- Розділ 5 Оцінювання забруднення атмосферного повітря на основі спостережень за біологічними об’єктами
- 5.1. Біоіндикація атмосферного повітря
- 5.2. Забруднюючі речовини і їх суміші, які впливають на рослинний покрив
- 5.3. Рослини-індикатори і рослини-монітори
- Частина іі технологія захисту атмосфери від викидів шкідливих газів та пари
- Розділ 6 Методи захисту атмосферного повітря від шкідливих викидів
- 6.1. Основні напрямки захисту атмосфери від шкідливих домішок
- 6.2. Методи і системи очищення повітря від газоподібних домішок
- Розділ 7 Абсорбційна і хемосорбційна очистка газових викидів
- 7.1. Використання методів абсорбції і хемосорбції для вловлювання газоподібних домішок
- 1 − Абсорбер; 2 − холодильник; 3 − десорбер; 4 − теплообмінник
- 7.2. Конструкції і принцип дії абсорберів
- 7.2.1. Насадочні абсорбери
- 1 − Сідло Берля; 2 − кільце Рашига; 3 − кільце Палля; 4 − розетка Теллера; 5 − сідло “Інталокс”
- 7.2.2. Тарілчасті абсорбери
- 7.2.3. Розпилюючі абсорбери
- 7.3. Розрахунок абсорбційних і хемосорбційних апаратів
- 7.3.1. Розрахунок насадочних абсорберів
- 7.3.2. Розрахунок тарілчастих абсорберів
- 7.3.3. Розрахунок розпилюючих абсорберів
- 7.4. Десорбція забруднювачів із абсорбентів
- Розділ 8 Адсорбційна очистка газових викидів
- 8.1. Використання методу адсорбції для вловлювання газоподібних сполук
- 8.2. Будова і принцип дії адсорберів
- 8.2.1. Адсорбери періодичної дії
- 1 − Точка проскакування; 2 − адсорбційна зона; о.Н. − об’єм, заповнений насадкою
- 1 − Адсорбер; 2, 10, 12 − вентилятори; 3 − фільтри; 4 − вогнезагороджувач; 5, 8 − холодильник; 6 − розподільник; 7 − конденсатор; 9 − збірник;
- 11 − Калорифер; 13 − гідрозасув
- 8.2.2. Адсорбери безперервної дії
- 1 − Зона адсорбції; 2 − розподільні тарілки; 3 − холодильник; 4 − підігрівач; 5 − затвор
- 1 − Псевдозріджений шар; 2 − решітка; 3 − переточний пристрій; 4 − затвор
- 1 − Основний псевдозріджений шар; 2 − додатковий шар; 3 − решітка
- 1, 2 − Патрубки; 3 − решітка; 4 − конус
- 1 − Корпус перетоку 2 − щілина; 3 − похила решітка; 4 − решітка
- 8.3. Принципи розрахунку адсорберів
- 8.3.1. Розрахунок адсорберів періодичної дії
- 8.3.2. Розрахунок адсорберів безперервної дії
- 8.4. Десорбція адсорбованих продуктів
- Розділ 9 Конденсаційне очищення газових викидів
- 9.1. Використання конденсаційного очищення газів і пари
- 9.2. Принцип конденсаційного очищення
- 9.3. Типи і конструкції конденсаторів
- 9.4. Розрахунок конденсаторів
- Розділ 10 Термокаталітична і термічна очистка газових викидів
- 10.1. Термокаталітична очистка газових викидів
- 10.2. Термічні методи знешкодження газоподібних сполук
- 10.2.1. Установки термознешкодження газових викидів
- 1 − Гідрозасув; 2 − вогнезагороджувач; 3 − основний пальник; 4 − черговий пальник; 5 − система запалення чергового пальника
- 1 − Реактор; 2 − ежекційний змішувач; 3 − електрозапал; 4 − черговий пальник; 5 − основний пальник; 6 − насадка-вогнезагороджувач
- 1 − Факельний пальник; 2 − труба; 3 − розривні мембрани; 4 − вогнезагороджувач; 5 − інжекційний змішувач з електрозапалом; 6 − система запалення чергового пальника
- 1 − Черговий пальник; 2 − повітряна труба; 3 − захисний козирок; 4 − корпус факельного пальника; 5 − парова дюза; 6 − кишеня для термопари
- 10.2.2. Принципи розрахунку установок термознешкодження
- Розділ 11 Очистка газових викидів автомобільного транспорту
- 11.1. Характеристика викидів двигунів внутрішнього згорання
- 11.2. Зниження викидів двигунів внутрішнього згорання
- 11.3. Нейтралізація вихлопів двигунів внутрішнього згорання
- 11.4. Вловлювання аерозолів, що викидаються дизельним двигуном
- Розділ 12 Оцінка ефективності очищення газових викидів
- 12.1. Оцінка ефективності пристроїв для очищення газових викидів
- 12.2. Вибір варіантів газоочистки
- Частина ііі технологія захисту атмосфери від аерозольних пилових викидів Розділ 13 Методи і системи очищення повітря від аерозолів
- 13.1. Характеристики аерозольних викидів в атмосферу
- 13.2. Класифікація методів і апаратів для очищення аерозолів
- 13.3. Основні характеристики апаратів для очистки аерозолів
- Розділ 14 Механічне пиловловлювання
- 14.1. Пилоосаджувальні камери
- 14.2. Циклонні осаджувачі
- 14.2.1. Конструкції циклонів
- 14.2.2. Розрахунок циклонів
- 14.3. Вихрові пиловловлювачі
- Розділ 15 Фільтрування аерозолів
- 15.1. Волокнисті фільтри
- 15.2. Тканинні фільтри
- 15.2.1. Фільтрувальні тканини
- 15.2.2. Рукавні фільтри
- 15.3. Зернисті фільтри
- 15.4. Розрахунок і вибір газових фільтрів
- Розділ 16 Мокре пиловловлювання
- 16.1. Порожнисті газопромивачі
- 16.2. Зрошувані циклони з водяною плівкою
- 16.3. Пінні пиловловлювачі
- 16.4. Ударно-інерційні пиловловлювачі
- 16.5. Швидкісні пиловловлювачі (скрубери Вентурі)
- Розділ 17 Електричне очищення газів
- 17.1. Принцип дії електрофільтрів
- 17.2. Конструкції електрофільтрів
- 17.3. Підбір і розрахунок електрофільтрів
- Розділ 18 Вдосконалення процесів і апаратів для пилогазоочистки
- 18.1. Спеціалізація апаратів
- 18.2. Попередня обробка аерозолів
- 18.3. Режимна інтенсифікація
- 18.4. Конструктивно-технологічне вдосконалення
- 18.5. Багатоступінчате очищення
- Додатки
- Нормативи збору, який справляється за викиди основних забруднюючих речовин від стаціонарних джерел забруднення
- Технічні дані лабораторії “Атмосфера-іі”
- Технічні дані станції “Повітря-1”
- Технічні дані електроаспіратора типу еа-1
- Технічні дані електроаспіратора типу еа-2
- Технічні дані повітровідбірника “Компонент”
- Блок-схема структури технічних засобів станції “Повітря-1”
- Класифікація засобів відбору проб повітря
- Характеристики фільтрів, які використовуються при відборі проб атмосферного повітря (аналітичні фільтри для аерозолей афа)
- Характеристики витратомірних приладів
- Значення коефіцієнтів b, с для розрахунку швидкості газу при захлинанні
- Характеристики насадок (розміри дані в мм)
- Значення коефіцієнта Генрі e для водних розчинів деяких газів (у таблиці дані значення e∙10-6 в мм рт. Ст.)
- Коефіцієнти дифузії газів і пари в повітрі (за нормальних умов)
- Атомні об’єми деяких елементів і молярні об’єми деяких газів
- Рівноважні дані по адсорбції пари бензолу із їх суміші з повітрям на активному вугіллі різних марок
- Значення коефіцієнтів а1 і в1 для деяких речовин розчинних у воді
- Фізико-хімічні властивості речовин
- Межі температур і величини тиску, що рекомендуються, для деяких рідких холодоносіїв
- Термічний опір δ/λ відкладення на стінці труби при обмиванні її різними середовищами
- Коефіцієнти густини ρ і теплопровідності λ деяких металів і сплавів
- Межі рекомендованих значень коефіцієнта n для визначення числа Nu в перехідному режимі
- Температури самозаймання Tс найбільш поширених горючих забруднювачів відхідних газів промисловості
- Література