【موضوع هفتگی】{۲۸ نوامبر ۲۰۱۱} چه انواع جذبکنندههای رایجی وجود دارد؟
Thread Content
آخرین بار، این پست توسط QQ هرگز تسلیم نشو در تاریخ ۲۸-۱۱-۲۰۱۱ ساعت ۱۲:۵۳ ویرایش شد. در بخش ارتباطات مربوط به جداسازی با فیلترها و PSA، رویداد «موضوع هفتگی» در زمینه دانش پایه جذب فشاری PSA برگزار میشود؛ از دوستان خواهش میشود که مشارکت فعال داشته باشند. هدف این فعالیت: عمیقتر کردن دانشی است که قبلاً کسب شده، و در طول پاسخگویی به سؤالات، تقویت دانش نظری پایهای همه شرکتکنندگان؛ تا آنچه را میدانند بهتر به خاطر بسپارند و آنچه را فراموش کردهاند، دوباره به یاد آورند. شرکتکنندگان حتماً پاداش خواهند گرفت. چه نوع جاذبهایی معمولاً استفاده میشوند؟
جاذبهای رایج شامل کربن فعال، سیلیکاژل، الومینا فعال و غیره هستند.
کربن فعال، سیلیکاژل، الکترولیزر مولکولی، آلومینیوم اکسید فعال، الکترولیزر مولکولی کربن، الیاف کربن فعال
آخرین بار، این پست توسط fuwasi در تاریخ ۳۰-۱۱-۲۰۱۱ ساعت ۱۳:۲۷ ویرایش شد. پاسخ شماره ۱: QQ هرگز تسلیم نمیشود. جذبکنندههای رایج عبارتند از خاک رس دیاتومهای، کربن فعال، خاک سفید فعال، سیلیکاژل، الکترولیت مولکولی و غیره
چیزهایی که دیدهام عبارتند از کربن فعال، سیلیکاژل، الیاف مولکولی و آلومینیوم اکسید فعال.
جاذبهایی که در صنعت به طور رایج استفاده میشوند عبارتند از: سیلیکاژل، آلومینا فعال، کربن فعال، الکترولیت مولکولی و غیره؛ همچنین مواد جاذبی نیز وجود دارند که برای جذب انتخابی یک ترکیب خاص طراحی شدهاند. موفقیت جداسازی توسط جذب گازها، تا حد زیادی به عملکرد جذبکننده بستگی دارد؛ بنابراین انتخاب جذبکننده، مسئله اصلی در تعیین فرآیند جذب است. ۱. مشخصات کلی جذبکنندههای رایج به شرح زیر است:
۱. سیلیکاژل: این ماده، ذراتی از پلیمرهای سیلیکات با ساختار زنجیرهای و شبکهای، سخت و بیشکل است؛ فرمول مولکولی آن SiO2·nH2O است. این ماده، یک جذبکننده قطبی و هیدروفیلی محسوب میشود. این ماده از طریق تیمار محلول آبی سیلیکات سدیم با اسید سولفوریک تهیه میشود؛ در این فرآیند ژلی تشکیل میگردد و پس از شستشو برای حذف سدیم سولفات، آن را خشک کرده تا سیلیکا به شکل شیشهای به دست آید. این ماده عمدتاً برای خشک کردن، جداسازی مخلوطهای گازی و اجزای نفتی استفاده میشود. سیلیکون مورد استفاده در صنعت به دو نوع با منافذ درشت و منافذ ریز تقسیم میشود. سیلیکاژل با منافذ درشت، در شرایط رطوبت نسبی اشباع، میتواند بیش از ۸۰٪ از وزن خود را جذب کند؛ اما در شرایط رطوبت پایین، میزان جذب آن **کمتر از سیلیکاژل با منافذ ریز** است. آلومینا فعال از هیدراتهای آلومینیوم از طریق گرم کردن و تبخیر آب تهیه میشود. ویژگیهای آن به وضعیت ساختاری هیدروکسید اولیه بستگی دارد؛ معمولاً این ماده، Al2O3 خالص نیست، بلکه یک ماده متخلخل و بیشکل با درجات مختلف هیدراتاسیون است که در آن علاوه بر ژلهای بیشکل، کریستالهای هیدروکسید نیز وجود دارد. از آنجایی که سطح مسیرهای مویرگی آن دارای فعالیت بالایی است، به آن آلومینا فعال نیز گفته میشود. این ماده، جذب قویای نسبت به آب دارد و یک جاذب برای خشک کردن عمیق آبهای اندک است. تحت شرایط عملیاتی مشخص، عمق خشکسازی آن میتواند به زیر نقطه رطوبت ۷۰ درجه سانتیگراد برسد. این محصول، از مواد کربنداری مانند زغال چوب، پوست میوه و زغال سنگ، پس از فرآیندهای کربنیزاسیون و فعالسازی، تهیه میشود. روشهای فعالسازی را میتوان به دو دسته اصلی تقسیم کرد: روش فعالسازی با مواد شیمیایی و روش فعالسازی با گازها. روش فعالسازی شیمیایی، عبارت است از افزودن مواد شیمیایی مانند کلرید روی و سولفید پتاسیم به مواد خام، و سپس گرم کردن آنها در یک محیط غیرفعال برای کربنیزه شدن و فعالسازی. روش فعالسازی گازی، عبارت است از گرم کردن مواد خام کربن فعال در یک محیط غیرفعال؛ معمولاً پس از حذف ترکیبات فرار در دمای زیر ۷۰۰ درجه سانتیگراد، بخار آب، دیاکسید کربن، گازهای دودکش و هوا وارد میشوند و واکنش در محدوده دمایی ۷۰۰ تا ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد انجام شده تا کربن فعال شود. کربن فعال دارای ساختار مسامهای فراوانی است، بنابراین توانایی جذب عالیای دارد. بنابراین، کاربردهای آن در زمینههایی مانند تصفیه آب، رنگگیری و جذب گازها گسترده است. ۳. زیولیتهای الکتروفیلیک: که به نام زیولیتهای سنتزی یا الکتروفیلیک نیز شناخته میشوند؛ فرمول شیمیایی کلی آنها به صورت زیر است:
O·Al₂O₃·nSiO₂·mH₂O
در این فرمول، M²⁺ و M⁴⁺ به ترتیب یونهای فلزی یکارزشی و دوارزشی هستند؛ اغلب این یونها سدیم و کلسیم میباشند. عدد n، نسبت سیلیس به آلومینیوم در زیولیت را نشان میدهد؛ سیلیس عمدتاً از سدیم سیلیکات و ژلهای سیلیکایی به دست میآید، در حالی که آلومینیوم از سدیم آلومینات و Al(OH)₃ به دست میآید. این مواد پس از واکنش با محلول هیدروکسید سدیم، به صورت ماده کلوئیدی تولید میشوند؛ پس از خشک شدن، این ماده به زیولیت تبدیل میگردد. معمولاً مقدار n بین ۲ تا ۱۰ و مقدار m بین ۰ تا ۹ است. ویژگی زیولیت این است که دارای عملکرد یک الکمولکولی میباشد و دارای مشخصات سوراخهای یکنواختی مانند سوراخهای ریز 3A0، 4A0، 5A0 و 10A0 است. زیولیت 4A0 با قطر منفذ 4A0 میتواند متان و اتان را جذب کند، اما الکانهای با تعداد کربن بیشتر از سه را جذب نمیکند. این روش به طور گسترده در جداسازی از طریق جذب گازها، خشک کردن گازها و مایعات، و همچنین جداسازی آلکانهای نورمال و آیزومری استفاده میشود. ۴. الکلگیر مولکولی کربنی: در واقع نوعی فعال کربن است؛ تفاوت آن با جذبکنندههای کربنی معمولی این است که قطر منافذ ریز آن به طور یکنواخت در یک محدوده باریک توزیع شده است. اندازه منافذ ریز معادل قطر مولکولهای گازی است که قرار است جدا شوند. سطح نسبی منافذ ریز، معمولاً بیش از ۹۰٪ از کل سطح الکلگیر مولکولی کربنی را تشکیل میدهد. ساختار منافذ در الکهای مولکولی کربن، عمدتاً به این شکل است: قطر منافذ بزرگ با سطح خارجی ذرات کربن در ارتباط هستند، منافذ میانی از منافذ بزرگ منشعب میشوند و منافذ ریز نیز از منافذ میانی منشعب میگردند. در فرآیند جداسازی، منافذ بزرگ عمدتاً نقش مسیر حمل و نقل را ایفا میکنند، در حالی که منافذ ریز نقش الکهای مولکولی را دارند. روشهای تولید الکترولیت مولکولی کربنی با استفاده از زغال، شامل روش کربنیزاسیون، روش فعالسازی گازی، روش رسوب کربن و روش آغشتهسازی است. در میان آنها، روش کربنیزاسیون سادهترین است، اما برای تولید الکلوخهای کربنی با کیفیت بالا، باید از ترکیبی از این روشها استفاده کرد. فیلترهای مولکولی کربنی در زمینه جداسازی هوا برای تولید نیتروژن موفقیتآمیز بودهاند و در زمینههای دیگر جداسازی گازها نیز پتانسیلهای زیادی دارند.
۲. جذبکنندهها: این مواد میتوانند اجزای فعال را به سطح ذرات خود بچسبانند و باعث تبدیل ترکیبات مایع کممقدار به ترکیبات جامد شوند؛ این امر به مخلوط شدن یکنواخت کمک میکند. ویژگیهای این مواد، قدرت جذب بالا و پایداری شیمیایی است.
جذبکنندهها معمولاً به دو دسته آلی و غیرآلی تقسیم میشوند؛ در دسته آلی میتوان به آرد جوانه گندم، آرد جوانه ذرت بدون چربی، تکههای ساقه ذرت، جو دوسر و غلاتی با قدرت جذب بالا اشاره کرد. در دسته غیرآلی نیز میتوان به دیاکسید سیلیس، ورمیکولیت و کلسیم سیلیکات اشاره کرد. جذبکننده معروفترین نوع، فعالسازی شده است؛ قدرت جذب آن بسیار خوب است، اما هزینه آن بالاست. از این ماده در حادثه رودخانه سونگهوا برای جذب تولوئن از آبها استفاده شده است. در رده بعدی، میتوان به الکلهای مولکولی، سیلیکاژل، آلومینیوم فعال، جذبکنندههای پلیمری و جذبکنندههای زیستی و غیره اشاره کرد
۱. سیلیکاژل: این ماده، ذراتی از پلیمرهای سیلیکات با ساختار زنجیرهای و شبکهای، سخت و بیشکل است؛ فرمول مولکولی آن SiO2·nH2O است. این ماده، یک جذبکننده قطبی و هیدروفیلی محسوب میشود. این ماده از طریق تیمار محلول آبی سیلیکات سدیم با اسید سولفوریک تهیه میشود؛ در این فرآیند ژلی تشکیل میگردد و پس از شستشو برای حذف سدیم سولفات، آن را خشک کرده تا سیلیکا به شکل شیشهای به دست آید. این ماده عمدتاً برای خشک کردن، جداسازی مخلوطهای گازی و اجزای نفتی استفاده میشود. سیلیکون مورد استفاده در صنعت به دو نوع با منافذ درشت و منافذ ریز تقسیم میشود. سیلیکاژل با منافذ درشت، در شرایط رطوبت نسبی اشباع، میتواند بیش از ۸۰٪ از وزن خود را جذب کند؛ اما در شرایط رطوبت پایین، میزان جذب آن **کمتر از سیلیکاژل با منافذ ریز** است. آلومینا فعال از هیدراتهای آلومینیوم از طریق گرم کردن و تبخیر آب تهیه میشود. ویژگیهای آن به وضعیت ساختاری هیدروکسید اولیه بستگی دارد؛ معمولاً این ماده، Al2O3 خالص نیست، بلکه یک ماده متخلخل و بیشکل با درجات مختلف هیدراتاسیون است که در آن علاوه بر ژلهای بیشکل، کریستالهای هیدروکسید نیز وجود دارد. از آنجایی که سطح مسیرهای مویرگی آن دارای فعالیت بالایی است، به آن آلومینا فعال نیز گفته میشود. این ماده، جذب قویای نسبت به آب دارد و یک جاذب برای خشک کردن عمیق آبهای اندک است. تحت شرایط عملیاتی مشخص، عمق خشکسازی آن میتواند به زیر نقطه رطوبت ۷۰ درجه سانتیگراد برسد. این محصول، از مواد کربنداری مانند زغال چوب، پوست میوه و زغال سنگ، پس از فرآیندهای کربنیزاسیون و فعالسازی، تهیه میشود. روشهای فعالسازی را میتوان به دو دسته اصلی تقسیم کرد: روش فعالسازی با مواد شیمیایی و روش فعالسازی با گازها. روش فعالسازی شیمیایی، عبارت است از افزودن مواد شیمیایی مانند کلرید روی و سولفید پتاسیم به مواد خام، و سپس گرم کردن آنها در یک محیط غیرفعال برای کربنیزه شدن و فعالسازی. روش فعالسازی گازی، عبارت است از گرم کردن مواد خام کربن فعال در یک محیط غیرفعال؛ معمولاً پس از حذف ترکیبات فرار در دمای زیر ۷۰۰ درجه سانتیگراد، بخار آب، دیاکسید کربن، گازهای دودکش و هوا وارد میشوند و واکنش در محدوده دمایی ۷۰۰ تا ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد انجام شده تا کربن فعال شود. کربن فعال دارای ساختار مسامهای فراوانی است، بنابراین توانایی جذب عالیای دارد. بنابراین، کاربردهای آن در زمینههایی مانند تصفیه آب، رنگگیری و جذب گازها گسترده است. ۳. زیولیتهای الکتروفیلیک: که به نام زیولیتهای سنتزی یا الکتروفیلیک نیز شناخته میشوند؛ فرمول شیمیایی کلی آنها به صورت زیر است:
O·Al₂O₃·nSiO₂·mH₂O
در این فرمول، M²⁺ و M⁴⁺ به ترتیب یونهای فلزی یکارزشی و دوارزشی هستند؛ اغلب این یونها سدیم و کلسیم میباشند. عدد n، نسبت سیلیس به آلومینیوم در زیولیت را نشان میدهد؛ سیلیس عمدتاً از سدیم سیلیکات و ژلهای سیلیکایی به دست میآید، در حالی که آلومینیوم از سدیم آلومینات و Al(OH)₃ به دست میآید. این مواد پس از واکنش با محلول هیدروکسید سدیم، به صورت ماده کلوئیدی تولید میشوند؛ پس از خشک شدن، این ماده به زیولیت تبدیل میگردد. معمولاً مقدار n بین ۲ تا ۱۰ و مقدار m بین ۰ تا ۹ است. ویژگی زیولیت این است که دارای عملکرد یک الکمولکولی میباشد و دارای مشخصات سوراخهای یکنواختی مانند سوراخهای ریز 3A0، 4A0، 5A0 و 10A0 است. زیولیت 4A0 با قطر منفذ 4A0 میتواند متان و اتان را جذب کند، اما الکانهای با تعداد کربن بیشتر از سه را جذب نمیکند. این روش به طور گسترده در جداسازی از طریق جذب گازها، خشک کردن گازها و مایعات، و همچنین جداسازی آلکانهای نورمال و آیزومری استفاده میشود. ۴. الکلگیر مولکولی کربنی: در واقع نوعی فعال کربن است؛ تفاوت آن با جذبکنندههای کربنی معمولی این است که قطر منافذ ریز آن به طور یکنواخت در یک محدوده باریک توزیع شده است. اندازه منافذ ریز معادل قطر مولکولهای گازی است که قرار است جدا شوند. سطح نسبی منافذ ریز، معمولاً بیش از ۹۰٪ از کل سطح الکلگیر مولکولی کربنی را تشکیل میدهد. ساختار منافذ در الکهای مولکولی کربن، عمدتاً به این شکل است: قطر منافذ بزرگ با سطح خارجی ذرات کربن در ارتباط هستند، منافذ میانی از منافذ بزرگ منشعب میشوند و منافذ ریز نیز از منافذ میانی منشعب میگردند. در فرآیند جداسازی، منافذ بزرگ عمدتاً نقش مسیر حمل و نقل را ایفا میکنند، در حالی که منافذ ریز نقش الکهای مولکولی را دارند. روشهای تولید الکترولیت مولکولی کربنی با استفاده از زغال، شامل روش کربنیزاسیون، روش فعالسازی گازی، روش رسوب کربن و روش آغشتهسازی است. در میان آنها، روش کربنیزاسیون سادهترین است، اما برای تولید الکلوخهای کربنی با کیفیت بالا، باید از ترکیبی از این روشها استفاده کرد. فیلترهای مولکولی کربنی در زمینه جداسازی هوا برای تولید نیتروژن موفقیتآمیز بودهاند و در زمینههای دیگر جداسازی گازها نیز پتانسیلهای زیادی دارند.
۲. جذبکنندهها: این مواد میتوانند اجزای فعال را به سطح ذرات خود بچسبانند و باعث تبدیل ترکیبات مایع کممقدار به ترکیبات جامد شوند؛ این امر به مخلوط شدن یکنواخت کمک میکند. ویژگیهای این مواد، قدرت جذب بالا و پایداری شیمیایی است.
جذبکنندهها معمولاً به دو دسته آلی و غیرآلی تقسیم میشوند؛ در دسته آلی میتوان به آرد جوانه گندم، آرد جوانه ذرت بدون چربی، تکههای ساقه ذرت، جو دوسر و غلاتی با قدرت جذب بالا اشاره کرد. در دسته غیرآلی نیز میتوان به دیاکسید سیلیس، ورمیکولیت و کلسیم سیلیکات اشاره کرد. جذبکننده معروفترین نوع، فعالسازی شده است؛ قدرت جذب آن بسیار خوب است، اما هزینه آن بالاست. از این ماده در حادثه رودخانه سونگهوا برای جذب تولوئن از آبها استفاده شده است. در رده بعدی، میتوان به الکلهای مولکولی، سیلیکاژل، آلومینیوم فعال، جذبکنندههای پلیمری و جذبکنندههای زیستی و غیره اشاره کرد
کربن فعال، الکترولیت مولکولی، سیلیکاژل، آلومینیوم فعال، رس طبیعی، جذبکنندههای پلیمری و جذبکنندههای زیستی و غیره
جاذبهایی که معمولاً از آنها استفاده میکنیم عبارتند از کک، فعالسازی شده، سیلیکاژل، الکترولیت مولکولی، آلومینا فعال و غیره.
پاسخ به ۱# QQ هرگز تسلیم نمیشود: کربن فعال، سیلیکاژل، الکترولیت زیولیت، الکترولیت مولکولی کربن، آلومینا فعال
مواد رایج شامل کربن فعال، الکترولیت مولکولی (عمدتاً 5A و 13X)، سیلیکاژل (دارای منافذ ریز)، آلومینا و جاذبات مسی (برای خالصسازی یا حذف CO) هستند
کربن فعال، سیلیکاژل، آلومینیوم اکسید فعال و غیره.