Вспомогательное оборудование криогенных установок
Грачев А.Б., Боярский М.Ю., Савинова Н.М.

ГЛАВА III ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ
ПАРОВ И ГАЗОВ ОТ ПРИМЕСЕЙ

§ 1. Адсорбция

1. Общие сведения

Адсорбция широко используется в криогенной технике для очистки газов и жидкостей от примесей. Под адсорбцией понимают процесс поглощения твердым пористым телом - адсорбентом одного или нескольких компонентов из газовой смеси или жидкого раствора.

Адсорбция, как правило, избирательна и обратима. [3десь имеется в виду не термодинамическая обратимость, а возможность многократного использования адсорбента после удаления из него поглощенного вещества.] Поглощенное адсорбентом вещество – адсорбат можно извлечь из адсорбента почти полностью. Такой процесс восстановления адсорбента называется десорбцией.

Процесс адсорбции происходит с выделением тепла, называемого теплотой адсорбции.

Различают физическую и химическую адсорбцию. При физической адсорбции молекулы поглощенного вещества адсорбата удерживаются на поверхности пор адсорбента только под действием Ван-дер-Ваальсовских сил притяжения.

Силы притяжения могут удерживать на поверхности пор адсорбента один или несколько слоев молекул поглощенного вещества. Соответственно физическая адсорбция может быть мономолекулярной или полимолекулярной. Теплота физической адсорбции примерно равна теплоте конденсации адсорбата. В процессе химической адсорбции - хемосорбции поглощаемое вещество образует с адсорбентом химическое соединение. Теплота хемосорбции может быть существенно больше теплоты конденсации адсорбата. Физическая адсорбция протекает, как правило, при низких температурах; для хемосорбции характерны более высокие температуры процесса.

В криогенной технике используется в основном физическая адсорбция.

В некоторых случаях адсорбция сопутствует и другое явление, называемое капиллярной конденсацией. Известно, что упругость насыщенного пара над плоской поверхностью при прочих равных условиях больше упругости пара того же вещества над вогнутой поверхностью. Поэтому ненасыщенный по отношению к плоской поверхности пар, попадая в поры адсорбента может оказаться в этих условиях перенасыщенным. В этом случае произойдет конденсация пара.

Процесс заполнения пор адсорбента сконденсированным веществом и называется капиллярной конденсацией. Такая конденсация возможна в порах адсорбента с размерами от диаметра молекулы конденсируемого вещества до 1·10^-1 мкм [30].

Следующая страница: 3.1.2. Характеристика адсорбентов