34. Гигроскопические свойства грузов

Гигроскопические грузы – имеют, отдают или поглощают влагу. Гигроскопичность – способность материалов или веществ поглощать влагу из окружающей среды (обычно пары воды из воздуха). Сорбционные свойства – способность поглощать (сорбция) и выделять (десорбция) жидкости (влагу) из окружающей среды.

Сорбция – поглощение твердым телом или жидкостью какого–либо вещества из окружающей среды. Основные разновидности сорбции – адсорбция, абсорбция, хемосорбция. Поглощающее тело называется сорбентом, поглощаемое – сорбтивом (сорбатом).

Абсорбция – объемное поглощение газов или паров жидкостью (абсорбентом) с образованием раствора. В промышленности осуществляют в абсорберах (скрубберах), имеющих развитую поверхность соприкосновения абсорбента с поглощаемым веществом. Различают физическую и химическую. При физической абсорбции энергия взаимодействия молекул газа и абсорбента в растворе не превышает 20 кДж/моль. При химической абсорбции (хемосорбция) молекулы растворенного газа реагируют с активным центром абсорбента (энергия взаимодействия – более 25 кДж/моль) или в растворе происходит диссоциация молекул газа.

Адсорбция – поглощение газов, паров или жидкостей поверхностным слоем твердого тела (адсорбента) или жидкости. Адсорбенты обычно имеют большую удельную поверхность – до нескольких сотен м²/г. Физическая адсорбция – результат действия дисперсионных или электростатических сил. Если адсорбция сопровождается химической реакцией поглощаемого вещества с адсорбентом, то она называется хемосорбцией. В промышленности адсорбцию осуществляют в специальных аппаратах – адсорберах; применяют для осушки газов, очистки органических жидкостей и воды, улавливания ценных или вредных отходов производства.

Есть 4 формы связи влаги с материалами – химически связанная, капиллярная, молекулярная, гравитационная (см. навалочные):

конституционная (химически связанная или прочносвязанная) влага, химически связанная (входит в состав) с веществом груза (хемосорбция);

гигроскопическая (водяной пар) влага, впитываемая (отдаваемая) грузовыми частицами (массой груза) из (в) окру­жающего воздуха (в зависимости от температуры и влажности окружающей среды);

молекулярная (пленочная или внешняя влага) влага, образующая водяную пленку (обволакивает) на поверхности частиц груза (удерживается силами молекулярного притяжения);

гравитаци­онная влага (капиллярная или поровая вода, внешняя влага), за­полняющая (полностью или частично) свободные пространства между частицами груза.

Оптимальные режимы определяются активностью воды: Aw = P / Po, где Р, Ро – соответственно давление водяного пара в пограничном слое над поверхностью материала и воды при той же температуре.

Гигроскопичность материалов характеризуется изотермами сорбции и десорбции (получают экспериментально), которые характеризуют:

максимальное гигроскопичное влагосодержание – количество влаги которое максимально может поглотить единица вещества из насыщенной паровой среды, без подмочки;

кривая равновесной влажности груза – изотерма сорбции и десорбции при равновесном влагосодержании груза и среды;

равновесное влагосодержание – влагосодержание материала в состоянии его термического и молекулярного равновесия, т.е. температура материала равна температуре среды, а парциальное давление пара на поверхность равно парциальному давлению пара в окружающем воздухе;

гигроскопическая точка груза – относительная влажность воздуха над насыщенным раствором вещества (сахар, соль 46 –84 %).