6.Какие существуют методы экстракции их достоинства и недостатки?

7.Каким путем достигается глубокое разделение исходного раствора с мало селективными экстрагентами?

8.Что называется дистилляцией и от чего она зависит при разделении компонентов жидкой смеси?

9.Что представляет собой ректификация.

10.На каких устройствах осуществляются процессы дистилляции и ректификации?

2.7. Массообменные процессы с неподвижной поверхностью контакта фаз

2.7.1. Адсорбция и ионообмен. Статика сорбционных процессов. Природа сорбентов

Твердые сорбенты для поглощения различных веществ используются в гранулах или тонкоизмельченными. Причем, наружная поверхность частиц по сравнению с внутренней обычно имеет малую сорбционную емкость.

Почти во всех сорбентах микропоры составляют от 5 до 60% общего объема пор.

Если средний диаметр микропор больше 150А, то сорбент называется микрокристаллическим или пористым, если меньше 5А – смолистым (ионитом). Межмолекулярное притяжение между твердыми частицами сорбента и отдельными частицами растворенного вещества – сорбтива может быть причиной того, что такие растворенные частицы удерживаются на сорбенте избирательно и таким образом отделяются от несущей среды. Частицы эти проникают в поры из газа или жидкости.

В табл. 2.1. приведена классификация известных сорбционных процессов в зависимости от агрегатного состояния сорбируемых веществ и структуры сорбента.

Таблица 2.1.

Классификация сорбционных процессов

Субстат		сорбент (твердая фаза)
(движущая	пустоты заполняются субстатом				Пустоты
фаза)	Смола		Микрокристал-		заполняются
	(растворение)		лический		жидкостью
			сорбент
			(пенатрация)

Жидкость	Ионообмен	Адсорбция (на	Дробная
		поверхности или	экстракция
		в решетках)
Газ	Абсорбция	Адсорбция	Дробная
			абсорбция

Ионообмен представляет собой процесс взаимодействия раствора с твердой фазой, ионы, содержащиеся в ней, на другие ионы, присутствующие в растворе.

Вкачестве ионитов использовались природные соединения типа неорганических полимеров, силикатов микрокристаллической структуры – алюмосиликаты, называемые цеолитами («зеленые пески»). Однако применение их ограничивалось тем, что они неустойчивы в сильных кислотах и щелочах, а также обладает плохой воспроизводимостью явлений. На смену им пришли оксидированные (карбоксилированные) или сульфированные угли.

Внастоящее время большинство наиболее часто используемых ионитов получено из синтетических смол – обычно из полистирола, полимеризованного

сдивинилбензолом. Эти иониты проницаемы только для молекул, размеры которых меньше диаметра пор.

Ионообмен между сильными электролитами обычно идет до тех пор, пока не используется стехиометрическая емкость ионита.

Полная сорбционная емкость практически постоянна, не зависит от состава обрабатываемого раствора.

Исключение наблюдается только, когда слабая кислота или основание вводится в смолу или в раствор (или в обе фазы), тогда действительная емкость смолы может быть намного меньше, чем стехиометрическая. Например, это наблюдается при деминерализации воды в ионообменной установке – неполное

удаление кислоты H2SiO3 в анионной ступени.

Адсорбция. В процессе адсорбции применяются в качестве поглощающих веществ естественные или синтетические материалы микрокристаллической структуры.

Твердое (сорбент) и растворенное (сорбтив) вещества селективно взаимодействуют на поверхностях пор по всей структуре твердой фазы. Причем площадь поверхности пор достигает 100 м2/см3 для цилиндрической поры диаметром меньше 200А при 2 10-6см.

При температуре выше 2000С адсорбция может осуществляться с помощью химических реакций (или за счет химических связей) – это так называемая хемсорбция.

Разделение обычно идет, когда силы притяжения слабее и менее определены, чем химические связи. В этом случае имеет место физическая адсорбция.

Существует аналогия между процессом адсорбции и процессом конденсации молекул газа или кристаллизации из жидкости.