ADSZORPCIÓ.

Az előadások a következő témára: "ADSZORPCIÓ."— Előadás másolata:

1 ADSZORPCIÓ

2 Gázok és oldott anyagok megkötődése szilárd anyagok
felületén Határfelületen, azaz fázishatáron a ritkább közegben oldott anyag koncentrációja lényegesen nagyobb, mint a közegben (folyadék-gáz, szilárd-gáz, szilárd-folyadék határfelületek) A vízkezelési technológiákban elsősorban az oldott anyagok, közöttük is a szerves anyagok fontosak Nagy szabad energiával rendelkező felületek képesek megkötni oldott anyagokat A gázok és az oldott anyagok szilárd felületen történő megkö- tődése, azaz adszorpciója reverzibilis, tehát megfordítható folyamat

3 Adszorbens – ahol az oldott anyag megkötődik
Adszorptívum – az az anyag, amely megkötődik az adszorbensen Adszorpció – megkötődés Deszorpció – leoldódás Az adszorpció során dinamikus egyensúly alakul ki az oldatban maradó, illetve az adszorbeálódott anyag között Az egyensúly létrejöttéhez elegendően hosszú idő szükséges Az adszorpció az anyagi minőség függvénye

4 Az adszorbens lehet poláros vagy apoláros tulajdonságú
A megkötődő anyag szintén az említett tulajdonságokkal rendelkezhet Hasonló adszorbeálódik a hasonló anyagon Az adszorbensek hatékonyságát anyagi tulajdonságaik (minőségük) mellett fajlagos felületük (m2/g) nagysága befolyásolja A nagyobb fajlagos felülettel rendelkező adszorbens több anyagot képes felületén megkötni.

5 Vízkezelésben alkalmazott adszorbensek:
Zeolitok Ioncserélő műgyanták Aktívszén

6 Zeolit alkalmazása ammónium eltávolítás céljából
Eredmények 1 g zeolit / 500 mL ioncserélt víz 1 g zeolit / 500 mL csapvíz (~14 nk) Ioncserélt vizes rendszerben minden kísérletben 0,5 mg/L alá csökkent az ammónium koncentráció, csapvizesben hatásfok csökkenés, de még így is jelentős ammónium-ion koncentráció csökkenés tapasztalható

7 Szorpciós kapacitás – zeolit alkalmazása ammónium-mentesítésre
Eredmények Szorpciós kapacitás – zeolit alkalmazása ammónium-mentesítésre 1 g zeolit által adszorbeált ammóniumion mennyisége ioncserélt vizes illetve csapvizes rendszerben A számítás alapja az egyensúlyi koncentráció beállásáig megkötött ammónium mennyisége / felhasznált zeolit mennyisége  látszólagos szorpciós kapacitás

8 Langmuir izoterma q [mg/g] Q C [mg/L] q Q = bC 1+bC
q - adszorbeált anyagmenniység Q - maximálisan adszorbeálható anyagmennyiség C - egyensúlyi koncentráció b - konstans C 1 C = + q bQ Q 1 1 1 1 = + q Q bQ C

9 Freundlich izoterma q = a C 1/n lg q lg C a - konstans n - konstans =
lg a + lg C

10 Vízkezelésben alkalmazott adszorbensek:
Zeolitok Ioncserélő műgyanták Aktívszén Az ivóvízkezelésben esetenként a zeolitok alkalmazására is sor kerül, de elsősorban az aktívszén alkalmazása vált általánossá Az aktívszén a vízkezelésben alapvetően a következő két formában használatos: Por alakban Granulátumként Az aktívszén alapanyaga lehet: Kőszén (pl. Filtrasorb) Növényi anyagok – kókuszhéj (pl. Norit)

11 Magyarországon a hatvanas-hetvenes-nyolcvanas években a
Műszéntermelő Vállalat állított elő vízkezelésben is alkalmazott aktívszenet – faszénből Az aktívszén nem szelektív adszorbens, tehát nagyon sokféle szervesanyag megkötésére alkalmas Az aktívszén alapvetően apoláros tulajdonságokkal rendelkezik, tehát elsősorban apoláros szerves anyagokat adszorbeál Az aktívszenek adszorpciós kapacitására jellemző fajlagos felületük. A jó minőségű aktívszenek fajlagos felülete eléri az 1000 – 1200 m2/g értéket

12 Az aktívszenek oldott anyag megkötő képessége (kapacitása)
korlátozott. Az adszorpciós helyek telítődését követően az aktívszén több oldott anyagot nem képes megkötni Telítődés esetén két lehetőség: Kidobás Regenerálás

13 Aktívszén por Mérési eredmények szerint a legkörültekintőbb alkalmazás mellett is az aktívszén por adszorpciós kapacitásának csak %-a kerül kihasználásra. Az aktívszén por technológiailag lehetséges alkalmazása nem teszi lehetővé az adszorpciós kapacitás nagyobb mértékű kihasználását. Felhasználási módja: a kezelésre kerülő vízbe bekeverjük Alkalmazásának szokásos koncentráció tartománya: 10–100 g/m3 Az aktívszén por nem regenerálható

14 Granulált aktívszén A granulált aktívszén oszlopba töltve alkalmazható. A kezelésre kerülő vizet megfelelő sebességgel bocsátjuk át a töltött oszlopon, felülről lefelé. A vízben található oldott állapotú szerves anyagok a víz átbocsátása során kapcsolatba lépnek a granulált aktívszén felületével. Hatékony tartózkodási idő az aktívszén adszorberben: 10–15 perc Az aktívszén adszorber nem szűrő!

15 Granulált aktívszén A granulált aktívszén oszlopba töltve alkalmazható. A kezelésre kerülő vizet megfelelő sebességgel bocsátjuk át a töltött oszlopon, felülről lefelé. A vízben található oldott állapotú szerves anyagok a víz átbocsátása során kapcsolatba lépnek a granulált aktívszén felületével. Hatékony tartózkodási idő az aktívszén adszorberben: 10–15 perc Az aktívszén adszorber nem szűrő! Aktívszén szűrő

16 Granulált aktívszén A granulált aktívszén oszlopba töltve alkalmazható. A kezelésre kerülő vizet megfelelő sebességgel bocsátjuk át a töltött oszlopon, felülről lefelé. A vízben található oldott állapotú szerves anyagok a víz átbocsátása során kapcsolatba lépnek a granulált aktívszén felületével. Hatékony tartózkodási idő az aktívszén adszorberben: 10–15 perc Az aktívszén adszorber nem szűrő! Regenerálás: nagynyomású vízgőzzel oxigénmentes közegben Regenerálási veszteség: 10 – 15 %

17 Szervesanyag koncentrációjának csökkenése az idő függvényében,
Különböző aktívszénpor koncentrációk mellett