Информация о документе

Цена 20000UZS
Размер 482.8KB
Покупки 1
Дата загрузки 18 Июнь 2024
Расширение docx
Раздел Курсовые работы
Предмет Химия

Продавец

Diyorbek

Дата регистрации 29 Февраль 2024

177 Продаж

Adsorbsiyaning asosiy nazariyalari va bu nazariyalarning mohiyati

Купить
KURS ISHI Mavzu: Adsorbsiyaning asosiy nazariyalari va bu nazariyalarning mohiyati MUNDARIJA KIRISH………………………………………………………..…………..…….. 3 I BOB: ADSORBSIYA HAQIDA UMUMIY TUSHUNCHA 1.1 Adsorbentlar turlari va xususiyatlari……………………………………...…. 8 1.2 Absorberlar konstruksiyalari………………………………………….…..… 11 II BOB: ABDSORBSIYA NAZARIYALARI 2.1 Lengmyurning monomolekulali adsorbsiya nazariyasi…………………... ….14 2.2 BET nazariyasi………………………………………………………... ……..15 2.3 Polyanining polimolekulali adsorbsiyalanish nazariyasi…………………. ….19 XULOSA…………………………………………..………………………...…. 21 FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR…………………………………...…. 22 2 Kirish Oxirgi yillarda kimyo fanining ko’pgina bo’limlari jadallik bilan rivojlandi, ammo olingan natijalar o’quv adabiyotlarida yetarli darajada o’z aksini topmadi. Bundan tashqari, kimyo fanidan bugungi kunda an’anaviy dars berish jarayoni fan va sanoatda ishlab chiqarish talablarini qoniqtirmayapdi. Mana shulardan kelib chiqqan holda ushbu qo’llanmada sirt hodisalariga e’tibor berilgan, chunki hozirgi kunda ilmiy va muhandis-texnik xodimlarda bu hodisalaming nazariy hamda amaliy jihatlariga qiziqish ortib boryapti. Yadroaktiv parchalanishlar yoqilg’ isini ishlab chiqarish va uni regniratsatsiya qilish noyob, tarqoq va ayrim rangli metall elementlarini ajratib olishda adsorbsiya usulining yuqori samaradorligi zamonaviy texnologik jarayonlarda adsorbsiyalanishdan foydalanish imkoniyatlami oshirmoqda. Adsorbsiya jarayonining samarador usul ekanligi neftni va gazni qayta ishlash, organik sintez, hayvon va o’simlik yog’larini tozalash, tibbiyot mahsulotlarini ishlab chiqarish, suvni tozalash va boshqa sanoat sohalarida o’z isbotini topgan. Shu bilan birga adsorbsiya usuli kimyoviy tahlil qilish va ilmiy tadqiqot ishlarini olib borishda ham keng qoMlanilmoqda. Moddalami ajratib olishning fizik va fizik-kimyoviy usullardan (distilyatsiyalash, kristallash, dializ qilish va boshqalardan) farqli ravishda adsorbsiya jarayonini sistema fazalarini tashkil qiluvchi moddalaming kimyoviy tabiatiga bog’liqligi bilan ajratib turadi. Adsorbsiya hodisasini birinchi bo’lib, italyan olimi F. Fanton pista ko’mir sirtida gazlaming yutilishida kuzatgan. Shundan boshlab rus, xorijiy davlatlar va o’zbekistonlik olimlar o’zlarining kashfiyotlari bilan adsorbsiyalanish hodisasining nazariy asoslarini yaratishga katta hissa qo’shdilar. Kurs ishining tuzilishi. Ushbu Kurs ishi kirish, xulosa, foydalanilgan adabiyotlar ro’yxati va o’zaro mazmunan bog’langan 2 ta bobdan iborat bo’lib umumiy hajmda 22 betni tashkil etadi . 3 I BOB: Adsorbbsiya haqida umumiy tushuncha Gaz yoki bug’larning, gaz yoki bug’li aralashmalardagi komponentlarning suyuqlikda yutilish jarayoni absorbsiya deb nomlanadi. Yutilayotgan gaz yoki bug’ absorbtiv , yutuvchi suyuqlik esa absorbent deb ataladi. Ushbu jarayon selektiv va qaytar jarayon bo’lib, gaz yoki bug’ aralashmalarini ajratish uchun xizmat qiladi. Absorbtiv va absorbentlarning o’zaro ta’siriga qarab, absorbsiya jarayoni 2 ga bo’linadi: fizik absorbsiya; kimyoviy absorbsiya (xemosorbsiya). Fizik absorbsiya jarayonida gazning suyuqlik bilan yutilishi paytida kimyoviy reaksiya yuz bermaydi, ya’ni kimyoviy birikma yangi modda hosil bo’lmaydi. Agar suyuqlik bilan yutilayotgan gaz kimyoviy reaksiyaga kirishsa, bunday jarayon xemosorbsiya deyiladi, ya’ni kimyoviy absorbsiya. Ma’lumki, fizik absorbsiya ko’ р incha qaytar jarayon bo’lgani sababli, suyuqlikka yutilgan gazni ajratib olish imkoni bo’ladi. Bunday jarayon desorbsiya deb nomlanadi. Absorbsiya va desorbsiya jarayonlarini uzluksiz ravishda tashkil etish yutilgan gazni sof holda ajratib olish va absorbentni ko’p marta qayta ishlatish imkonini beradi. Absorbsiya jarayoni sanoat korxonalarida uglevodorodli gazlarni ajratish, sulfat, azot, xlorid kislotalar va ammiakli suvlarni olishda, gaz aralashmalaridan qimmatbaho komponentlarni ajratish va boshqa hollarda keng miqyosda ishlatiladi. Absorbsiya jarayoni ishtirok etadigan texnologiyalarni qurilmalar bilan jihozlash murakkab emas. Shuning uchun kimyo,neft va gazni qayta ishlash hamda boshqa sanoatlarda absorberlar ko’p ishlatiladi. Absorbsiya jarayonini olib borish usullari Xalq xo’jaligining turli tarmoqlarida absorbsiya jarayonini tashkil etishda quyidagi prinsi р ial chizmalar qo’llaniladi: — parallel yo’nalishli; — qarama-qarshi yo’nalishli; — bir pog’onali, qisman resirkulyatsiyali; — ko’p pog’onali, qisman resirkulyatsiyali. 16- a rasmda parallel yo’nalishli chizma ko’rsatilgan. Bunda gaz oqimi va 4 absorbent parallel (bir xil) yo’nalishda harakatlanadi. Absorberga kirishda absorbtiv konsentratsiyasi katta bo’lgan gaz faza, absorbtiv konsentratsiyasi past bo’lgan suyuq faza bilan to’qnashuvda bo’lsa, qurilmadan chiqishda esa absorbtiv konsentratsiyasi kichik bo’lgan gaz faza, absorbtiv konsentratsiyasi yuqori bo’lgan suyuqlik bilan o’zaro ta’sirda bo’ladi. 16- b rasmda qarama-qarshi yo’nalishli chizma ko’rsatilgan. 16- rasm. Absorbsiya chizmalari va jarayonni y-x koordinatalarda tasvirlash: a – parallel; b – qarama-qarshi; d – absorbent resirkulyatsiyasi bilan; e – absobtiv resirkulyatsiyasi bilan Ushbu chizmali absorberlarning bir uchida absorbtiv konsentratsiyasi yuqori gaz va suyuqlik to’qnashuvda bo’lsa, ikkinchi uchida esa konsentratsiyalari past fazalar o’zaro ta’sirda bo’ladi. Qarama-qarshi yo’nalishli chizmalarda parallel yo’nalishliligiga qaraganda, absorbentdagi absorbtiv eng yuqori qiymatiga erishsa bo’ladi. Lekin jarayonning o’rtacha harakatga keltiruvchi kuchi parallel yo’nalishliligiga nisbatan kam bo’lgani uchun qaramaqarshi yo’nalishli absorberning gabarit o’lchamlari katta bo’ladi. Absorbent yoki gaz fazaning resirkulyatsiyali chizmalari 5 16- d, e rasmlarda keltirilgan. Bunday chizmalarda absorbent ko’p marta o’tadi. 16- d rasmda absorbent bo’yicha resirkulyatsiyali chizma keltirilgan. Bunda gaz faza absorberning tepa qismidan kirib, past qismidan chiqib ketsa, suyuq faza esa qurilmadan bir necha marta qaytarib o’tkaziladi. Absorbent qurilmaning tepa qismiga uzatiladi va gaz fazasiga qarama-qarshi yo’nalishda harakatlanadi. Ya’ni, x b konsentratsiyali absorbent absorberdan chiqayotgan suyuq faza bilan aralashishi natijasida uning konsentratsiyasi x s ga ko’tariladi. Jarayonning ishchi chizig’i y-x diagrammada AB to’g’ri chizig’i bilan ifodalanadi. Absorbtivning aralashtirishdan keying konsentratsiyasi x s ni moddiy balans tenglamasidan to р ish mumkin. Agar absorberga kirishdagi absorbent miqdorini yangi absorbent miqdoriga nisbatini n deb belgilansa, moddiy balans tenglamasi quyidagi ko’rinishda yoziladi: Gaz fazasi resirkulyatsiyali absorbsiya sxemasi 16- e rasmda keltirilgan. Ishchi chiziq holati A s (g s , x ox ) va B (g ox , x b ) nuqtalari bilan belgilanadi. g s konsentratsiya moddiy balans tenglamasidan aniqlanadi: Absorbent harakat tezligi ortishi bilan massa berish koeffitsiyenti ko’payadi, 6 bu esa, o’z navbatida, massa o’tkazish koeffitsiyentining o’sishiga olib keladi. Qiyin eruvchan gazlarni absorbsiya qilish paytida absorbentni resirkulyatsiya qilish usulini qo’llash maqsadga muvofiqdir. Agarnabsorbtiv resirkulyatsiya qilinsa, gaz fazasida massa berish koeffitsiyenti ko’payadi. Bu usul yaxshi eriydigan gazlarni absorbsiya qilishda yuqori samara beradi. Gaz aralashmalari gaz yoki bug’larni yoki eritmalarda erigan moddalarni qattiq, g’ovaksimon jism yordamida yutish jarayoni adsorbsiya deb nomlanadi. Yutilayotgan modda adsorbtiv , yutuvchi modda esa adsorbent deb ataladi . Adsorbsiya jarayonining o’ziga xosligi shundaki, u selektiv va qaytar jarayondir. Jarayonning qaytar bo’shligi tufayli adsorbent yordamida bug’-gaz aralashmalaridan bir yoki bir necha komponentlarni yutish, so’ng esa maxsus sharoitda ularni adsorbentdan ajratib olish mumkin. Adsorbsiyaga teskari jarayon desorbsiya deb nomlanadi. Adsorbsiya jarayoni xalq xo’jaligining turli sohalarida keng tarqalgan bo’lib, gazlarni tozalash va qisman quritish, eritmalarni tozalash hamda tindirish, bug’-gaz aralashmalarini ajratish uchun ishlatiladi. Kimyo sanoatida adsorbsiya quyidagi hollarda: gazlar va eritmalarni tozalash hamda quritishda, eritmalardan qimmatbaho moddalarni ajratib olishda, neft va neft mahsulotlarini tozalashda, neftni qayta ishlashda hosil bo’ladigan gaz aralashmalaridan aromatic uglevodorodlarni (etilen, vodorod, benzin fraksiyalaridan aromatic uglevodorodlarni) ajratib olishda ishlatiladi. Adsorbsiya jarayoni 2 xil bo’ladi, ya’ni fizik va kimyoviy adsorbsiya. Agar adsorbent va adsorbtiv molekulalarining o’zaro tortishishi Van-der-Vaals kuchlari ta’siri ostida sodir bo’lsa, bunday jarayon fizik adsorbsiya deb nomlanadi. Fizik adsorbsiya jarayonida adsorbent va adsorbtivlar o’rtasida kimyoviy o’zaro ta’siri bo’lmaydi. Adsorbsiya jarayonida bug’larning yutilishi paytida ular kondensatsiyalanadi, ya’ni adsorbent kovaklari suyuqlik bilan to’lib qoladi. Boshqacha aytganda, adsorbentda ka р illyar kondensatsiya ro’y beradi. Kimyoviy adsorbsiya yoki xemosorbsiya adsorbent va yutilgan modda 7 molekulalari orasida kimyoviy bog’lar hosil bo’lishi bilan xarakterlanadi. Bu, albatta, kimyoviy reaksiyaning natijasidir. Bundan tashqari xemosorbsiya jarayonida kimyoviy reaksiya tufayli katta miqdorda issiqlik ajralib chiqadi . Adsorbsiya jarayonining selektivligi adsorbent yutilayotgan komponentning konsentratsiyasiga, haroratga, tabiatiga va gazlar yutilayotganda bosimga bog’liqdir. Bundan tashqari jarayon tezligi adsorbentlarning solishtirma yuza kattaligiga ham bog’liq. 1.1 Adsorbentlar turlari va xususiyatlari Ma’lumki, xalq xo’jaligining turli sohalarida qo’llaniladigan adsorbentlar iloji boricha katta solishtirma yuzaga ega bo’lishi kerak. Kimyo, neft va gazni qayta ishlash hamda boshqa sanoatlarda faollangan ko’mir, silikagel, seolit, sellyuloza, ionitlar, mineral tuproq (bentonit, diatomit, kaolin) va boshqa materiallar adsorbent sifatida ishlatiladi. Albatta, adsorbentlar mahsulot bilan bevosita ta’sirda bo’lgani uchun zararsiz, mustahkam, zaharsiz va mahsulotni iflos qilmasligi kerak. Adsorbentlar moddaning massa birligiga nisbatan juda kata solishtirma yuzali bo’ladi. Uning ka р illyar kanallari o’lchamiga qarab 3 guruhga bo’linadi, ya’ni makrog’ovakli (> 2·10-4 mm), oraliq g’ovakli (6·10-6 ј 2·10-4 mm) va mikrog’ovakli (2·10-6 ј 6·10-6 mm) bo’ladi. Shuni ta’kidlash kerakki, adsorbsiya jarayonining xarakteri ko’p jihatdan g’ovaklar o’lchamiga bog’liq. Adsorbent yuzasida yutilayotgan komponent molekulalarining miqdoriga qarab bir molekulali (monomolekulali adsorbsiya) va ko’p molekulali qatlam (polimolekulali adsorbsiya) hosil qilishi mumkin. Adsorbentlarning yana bir muhim xususiyati shundaki, bu uning yutish qobiliyati yoki faolligidir. Adsorbent faolligi uning birlik massasi yoki hajmida komponent yutish miqdori bilan belgilanadi. Yutish qobiliyati 2 xil, ya’ni statik va dinamik bo’ladi. Adsorbentning statik yutish qobiliyati massa yoki hajm birligida maksimal miqdorda modda yutishi bilan belgilanadi. Dinamik yutish qobiliyati esa adsorbent orqali adsorbtiv o’tkazish yo’li bilan aniqlanadi. 8 Adsorbentlarning komponent yutish qobiliyati harorat, bosim va yutilayotgan modda konsentratsiyasiga bog’liq. Ushbu sharoitlarda adsorbentning maksimal yutish qobiliyati muvozanat faolligi deb nomlanadi. Adsorbentlar zichligi, ekvivalent diametri, mustahkamligi,granulometrik tarkibi, solishtirma yuza kabi xossalari bilan xarakterlanadi. Sanoatda ko’ р incha granula (2 ј 7 mm) ko’rinishidagi yoki o’lchamlari 50 ј 200 mkm bo’lgan kukunsimon adsorbentlardan foydalaniladi. Faollangan ko’mirlar, odatda, tarkibida uglerod bo’lgan yog’och, torf, hayvonlar suyagi, toshko’mir kabi mahsulotlarni quruq haydash yo’li bilan olinadi. Ko’mir faolligini oshirish uchun unga 900°C dan ortiq haroratda havosiz termik ishlov beriladi. Bunda material g’ovaklaridagi smolalar ekstragent yordamida ekstraksiya qilib olinadi. Faollangan ko’mirlarning solishtirma yuzasi – 600 ј 1750 m2 / g. Т o’kma zichligi – 250 ј 450 kg/m3, mikrog’ovaklar hajmi –0,23...0,7sm3/g. Bundan tashqari ular tarkibida juda kam miqdorda (<8%) kul bo’ladi. Yana shuni ta’kidlash kerakki, havoda 300°C haroratda faollangan ko’mir yonadi. Faollangan ko’mirning mayda kukunlari 200°C ga yaqin haroratda yonadi va konsentratsiyasi 17 ј 24 g/sm3 bo’lganda havo tarkibidagi kislorod bilan portlovchi birikma hosil qiladi. Adsorbsiya jarayonida tozalashning samaradorligi adsorbentning g’ovaksimon tuzilishiga bog’liq bo’lib, bunda mikrog’ovak asosiy rol o’ynaydi. Faollangan ko’mirlar adsorbsion bo’shlig’ining chegaraviy hajmi 0,3 sm3/g ligi tozalash jarayonida qo’llash tavsiya etiladi. Ma’lumki, mikrog’ovaklar o’lchami katalitik reaksiyalar tezligini belgilaydi. Mikrog’ovak o’lchami 0,8 ј 1,0 mkm bo’lgan faollangan ko’mirlar optimal deb hisoblanadi. Silikagellar – bu kremniy kislota gelining suvsizlantirilgan mahsulotidir. 9 Ushbu adsorbentlar natriy silikat eritmalariga kislota yoki ular tuzlarining eritmalarini ta’siri natijasida olinadi. Silikagellarning solishtirma yuzasi 400 ј 780 m2/g, to’kma zichligi esa 100 ј 800 kg/m3. Silikagel granulalari 7mm gacha bo’lishi mumkin. Silikagellar asosan suv bug’ini yutish, gazlarni quritish va tozalash uchun qo’llaniladi. Bu adsorbent boshqa adsorbentlarga qaraganda yonmaydi, mexanik jihatdan mustahkam bo’ladi. Seolitlar – tabiiy va sun’iy mineral holatida bo’lib,alyumosilikatning suvli birikmasi. Ushbu adsorbent suvda va organic eritmalarda erimaydi. Sun’iy seolit g’ovaklar o’lchami adsorb- siyalanayotgan molekula o’lchamiga yaqin bo’lgani uchun g’ovaklarga kirayotgan molekulalarni adsorbsiya qila oladi. Bu turdagi seolitlar «molekulyar elaklar» deb nomlanadi. Seolitlar yuqori yutish qobiliyatiga ega bo’lgani uchun gazlar va suyuqliklarni qisman quritish yoki suvsizlantirish uchun ham qo’llaniladi. Seolitlar, ko’ р incha 2 ј 5 mm diametrli granula ko’rinishida ishlab chiqariladi. Т uproqlar va tabiiy tuproqsimon adsorbentlar qatoriga bentonit, diatomit, gumbrin, kaolin, askanit, murakkab kimyoviy tarkibli yuqori dispersistemalar SiO , Al O , CaO, Fe O, MgO va boshqa metall oksidlari kiradi. Т abiiy tuproqlar faolligini oshirish uchun ular sulfat va xlorid kislotalar bilan qayta ishlanadi. Natijada kalsiy, magniy, temir, alyuminiy va boshqa metal oksidlari chiqarib yuborilishi tufayli qo’shimcha g’ovaklar hosil bo’ladi. Bu tuproqlar solishtirma yuzasi 20 ј 100 m2/g, g’ovaklar o’rtacha radiusi 3 ј 10 mkm bo’ladi. Kation almashinish sig’imi ortishi bilan tuproqlarning tozalash qobiliyati ko’payadi. Odatda tuproqlar suyuqlik muhitlarni tozalash uchun ishlatiladi, masalan, rangli moddalarni qayta ishlash natijasida mahsulot oqaradi. Shuning uchun ayrim hollarda tuproqli adsorbentlar oqartiruvchi tuproq deb ham ataladi. 10 11 1.2 Absorberlar konstruksiyalari Absorbsiya jarayoni fazalarni ajratuvchi yuzada sodir bo’ladi. Shuning uchun ham suyuqlik va gaz fazalar to’qnashuvida bo’ladigan absorberlar yuzasi iloji boricha katta bo’lishi kerak. Massa almashinish yuzalarini tashkil etish va loyihalash bo’yicha absorberlar 4 guruhga bo’linadi: sirtiy va yupqa qatlamli absorberlar; nasadkali absorberlar; barbotajli absorberlar; purkovchi absorberlar. Sirtiy absorberlarda harakatlanayotgan suyuqlik ustiga gaz uzatiladi. Bunday qurilmalarda suyuqlik tezligi juda kichik va to’qnashuv yuzasi kam bo’lgani uchun bir nechta qurilma ketmaket qilib o’rnatiladi. 17- rasm. Sirtiy absorber: 1 – taqsimlagich; 2 – quvur; 3 – ostona. Suyuqlik va gaz qarama-qarshi yo’nalishda harakatlantiriladi. 17- rasmda gorizontal quvurlardan tarkib topgan yuvilib turuvchi absorber tasvirlangan. Quvurlar ichida suyuqlik oqib o’tsa, unga teskari yo’nalishda gaz harakat qiladi. Quvurlar ichidagi suyuqlik sathi ostona (3) yordamida bir xil balandlikda ushlab turiladi. Absorbsiya jarayonida hosil bo’layotgan issiqlikni ajratib olish uchun quvurlar taqsimlash moslamasi (2) dan oqib tushayotgan suv bilan yuvilib turadi. Sovituvchi suvni bir me’yorda taqsimlash uchun tishli taqsimlagich (1) qo’llaniladi. Bu turdagi absorberlar yaxshi eriydigan gazlarni yutish uchun ishlatiladi. Yupqa qatlamli absorberlar ixcham va yuqori samaralidir. Bu absorberlarda fazalarning to’qnashish yuzasi oqib tushayotgan suyuqlik yupqa qatlami yordamida hosil bo’ladi. Yupqa qatlamli qurilmalar guruhiga quvurli, listasadkali, ko’tariladigan qatlamli absorberlar kiradi. Quvurli absorberlarda suyuqlik vertikal quvurlarning tashqi yuzasidan pastga 12 qarab oqib tushsa, gaz faza esa qarama-qarshi yo’nalishda yuqoriga qarab harakatlanadi. Qolgan turdagi absorberlarda ham fazalarning harakat yo’nalishi quvurli absorberlarnikiga o’xshashdir. Quvurli absorberlar tuzilishiga qarab qobiq-quvurli isiqlik almashinish qurilmasiga o’xshaydi. Qurilmada hosil bo’lgan issiqlikni ajratib olish uchun quvurlar ichiga suv yoki boshqa sovuq eltkich yuboriladi. 18- rasm. Yupqa qatlamli absorber: 1-quyruq, 2-taqsimlash moslamasi, 3-tekis parallel nasadka. 18- rasmda tekis, parallel nasadkali absorber tasvirlangan. Nasadkalar vertikal listlar ko’rinishida bo’lib, absorber hajmini bir nechta seksiyaga bo’ladi. Absorberga suyuqlik quvur orqali uzatiladi va taqsimlash moslamasi yordamida nasadkaga taqsimlanadi. Natijada tekis listning ikkala tomoni ham suyuqlik bilan yuvilib turadi. Gaz va yupqa qatlamli suyuqliklarning nisbiy harakat tezligiga qarab, suyuqlik yupqa qatlami pastga oqib tushishi yoki gaz oqimiga ilakishib, tepaga ham harakatlanishi mumkin. Agar fazalar oqimining tezligi ko’paysa, massa berish koeffitsiyentining qiymati va fazalar to’qnashish yuzasi ortadi. Bunga sabab chegaraviy qatlamning turbulizatsiyasi va unda uyurmalar hosil bo’lishidir. Nasadkali absorberlar. Тurli shaklli qattiq nasadkalar bilan to’ldirilgan vertikal silindrsimon kolonnalarning tuzilishi sodda, ixcham va yuqori samarador bo’lgani uchun sanoatda ko’p ishlatiladi. Odatda, nasadkalar qatlami teshikli panjaralarga joylashtiriladi. Gaz faza teshikli panjara ostiga yuboriladi va undan o’tib, qatlam orqali yuqoriga qarab 13 harakatlanadi (19- rasm). Suyuq faza absorberning yuqori qismidan taqsimlash moslamasi (1) yordamida purkaladi va nasadka qatlamida gaz fazasi bilan o’zaro ta’sir etadi. Qurilma samarali ishlashi uchun suyuq faza bir tekisda purkalishi va taqsimlanishi zarur. Bu turdagi absorberlarda nasadkalar ham suyuqlikni bir me’yorda taqsimlashga salmoqli hissa qo’shadi. Nasadkalar quyidagi talablarga javob berishi kerak:katta solishtirma yuzaga ega bo’lishi; gaz oqimiga ko’rsatadigan gidravlik qarshiligi kichik bo’lishi; ishchi suyuqlik bilan yaxshi ho’llanilishi; absorber ko’ndalang kesim yuzasi bo’ylab suyuqlikni bir tekisda taqsimlashi; ikkala faza ta’siri ostida yemirilmaydigan; yengil va arzon bo’lishi kerak. 19- rasm. Nasadkali absorber. 1 – taqsimlagich; 2 – nasadka; 3 – suyuqlikni qayta taqsimlash moslamasi; 4 – teshikli panjara. 20- rasmda sanoatda ishlatiladigan nasadkalarning ba’zi bir turlari va ularni qurilmada joylash usullari keltirilgan. Bu nasadkalarning ichida eng keng tarqalgan nasadka – Rashig halqalaridir. Undan tashqari, keramik jism, koks, maydalangan kvars, polimer halqa, metall to’r va panjara, shar, propeller va parrak, egarsimon element va boshqa jismlar ishlatiladi. Rashig halqalari 15Ѕ15Ѕ2,5; 25Ѕ25Ѕ3; 50Ѕ50Ѕ5 mm o’lchamli qilib yasaladi. 14 II BOB: Abdsorbsiya nazariyalari 2.1 Lengmyurning monomolekulali adsorbsiya nazariyasi Lengmyur moddalaming adsorbsiya hodisasini molekulyar-kinetik nazariyalar asosida o’rganib 1916-yilda adsorbsiya izotermasi uchun yangi nazariyani taklif qildi. Lengmyur nazariyasiga muvofiq: 1. Gaz yoki erigan modda molekulalari qattiq jismning hamma joylariga emas, balki uning absorbsion markazlar deyiladigan qismlariga adsorblanadi; boshqacha aytganda, adsorbsion markaz muvozanat- lanmagan kuchga ega, barcha adsorbsion markazlar energetik jihatdan bir-biriga teng ta’sir ko’rsatadi. 2. Adsorbsion kuchlar faqat bir molekula oMchamiga teng masofada o’z ta’sirini ko’rsata oladi: shuning uchun bu atom gaz fazadan yoki eritmadan yolgMz atom yoki bitta molekulani tortib olishi mumkin (monomolekulali adsorbsiya). 3. Molekulalaming adsorbilanish tezligi uch faktorga bogMiq:- Molekulalaming 1 sekundda sirtga kelib urilish soniga, sirtda tasodifan ushlanib qoladigan molekulalar soniga, sirtning molekulalar bilan band boMmagan qismiga, desorbsiya tezligi esa molekulalaming band joylardan chiqish tezligiga bog’liq. Adsorbilanish tezligi desorbilanish tezligiga teng boMganda adsorbsion muvozanat qaror topadi. 4.Adsorbilangan molekulalar bir-biriga ta’sir ко rsatmaydi. Adsorbent bilan adsorbilangan molekulalar orasida ta’sir etuvchi kuchlaming tabiati kimyoviy kuchlarga yaqin boMadi. Shu nazariya asosida chiqarilgan Lengmyur formulasi (qattiq jismga gaz adsorblangan taqdirda) quyidagicha yoziladi: bu yerda G - adsorbilangan gaz miqdori; a hamda b - shu izoter- maga xos o’zgarmas kattaliklar; P - gaz bosimi. Lengmyur tenglamasi Freyndlix formulasidagi kamchiliklardan holidir. Bu tenglama katta va kichik bosimlarda bo’ladigan adsorbsiyani to’g’ri aks ettiradi. Darhaqiqat, bosim juda kichik bo’lsa, Lengmyur formulasining mahrajidagi bP 15 qiymat birdan juda kichik bo’ladi (1>>P), uni hisobga olmaslik ham mumkin, u holda Lengmyur formulasi G= abP solishtirma shaklini oladi; bu formula adsorbsiyaning gaz bosimiga to’g’ri proporsional ravishda o’zgarishini ko’rsatadi. Diagrammaning G=abP qonunga bo’ysunadigan qismi adsorbsiya izotermasining Genri sohasi deyiladi, chunki Genri qonuniga muvofiq, ma’lum hajm suyuqlikda erigan gazning massasi shu gaz bosimiga to’g’ri proporsional bo’ladi: m=k*P bu yerda m - adsovbilangan gazning massasi, P - gaz bosimi, к - proporsionallik koeffitsiyenti. Agar abssissalar o’qiga gaz bosimi, koordinatalar o’qiga ayni hajm suyuqlikda erigan gazning massasi qo’yilsa, to’g’ri chiziqdan iborat diagramma hosil bo’ladi. Adsorbsiyaning past bosimga tegishli sohasida ham adsorblangan modda miqdori bosimga to’g’ri proporsional bo’ladi: G =abP. Shu sababdan past bosim sharoitida sodir bo’ladigan adsorbsiya Genri sohasidagi adsorbsiya deb yuritiladi. Gaz bosimi katta bo’lganda (1<P) formulaning mahrajidagi 1 ni hisobga olmaslik mumkin; shuning uchun Lengmyur formulasi G=a shaklini oladi. Bu ifoda gaz bosimi katta bo’lganda adsorbsiyaning qiymati bosimga bog’liq emasligini ko’rsatadi. Darhaqiqat gaz bosimi katta bo’lganda adsorbsiya maksimumga yetgandan keyin bosim orsa ham adsorbsiya o’zgarmay qoladi. 2.2 BET nazariyasi 1935-40 yillarda S.Brunauer, P.Emmet va E.Tellerlar Lengmyur hamda Polyani tasavvurlarini umumlashtirib va kengaytirib, bug’larning adsorbsiyalanishiga doir yangi polimolekulyar adsorbsiya nazariyasini (BET nazariyasini) yaratdilar. Bu nazariyaning o’ziga xos tomonlari: 1) adsorbent sirtida energetik jihatdan bir xil aktiv markazlar mavjud; gaz yoki bug’ molekulalari faqat qattiq jism sirtidagi aktiv markazlarga adsorbsiyalanadi. 2) adsorbsiyalangan molekulalar bir-biri bilan ta’sirlashmaydi; 3) har bir qavat o’zidan keyingi qavat uchun aktiv markaz vazifasini bajaradi. 16 Demak, bu nazariyaga binoan adsorbsiyalangan faza ayrim-ayrim molekulalar zanjiridan iborat komplekslardan tashkil topadi: a) bug’ + erkin sirt <=> yakka - yakka kompleks + Q1 b) bug’ + yakka kompleks <=> qo’sh kompleks + Q2 v) bug’ + qo’sh kompleks <=> uchlamchi kompleks +Q3 va xokazo. Brunauer, Emmet va Teller (BET) 1935-1940-yillarda Lengmyur va Polyani tasawurlarini umumlashtirib hamda kengaytirib, bug’laming adsorblanishiga doir yangi nazariya yaratdilar. Aktiv markazlarda kondensirlangan polimolekulyar qavat hosil bo’ladi. Birinchi qavat adsorbent sathi bilan bog’langan. Bir molekulyar zanjir ikkinchisi bilan ta’sirlashmaydi. BET nazariyasi bo’yicha polimolekulyar adsorbsiya sxemasi BET nazariyasining barcha qoidalari quyidagi mulohazalarga asoslangan: 1. Adsorbent sirtida energetik jihatdan bir xil qiymatga ega bo’lgan va adsorbtiv molekulalarini tutib tura oladigan faol markazlar mavjud; 2. Adsorbent sirtiga adsorblangan molekulalaming birinchi qavatini ikkinchi qavat hosil bo’lishiga imkon beradigan markaz deb qarash mumkin, ikkinchi qavat o’z navbatida uchinchi qavat hosil bo’lishi uchun imkon beruvchi markazdir va hokazo; 3. Adsorbent sirtiga adsorblangan molekulalar bir-biriga hech qanday ta’sir ko’rsatmaydi; 4. Birinchi qavatdan boshqa barcha (ikkinchi, uchinchi va undan keyingi) qavatlardagi molekulalaming statistik holat yig’indilari xuddi suyuqlikning statistik holat yig’indisi kabi bo’ladi, deb taxmin qilinadi. Demak, BET nazariyasiga ko’ra, adsorblangan faza ayrim-ayrim molekulalar zanjiridan iborat 17 komplekslardan tashkil topadi, birinchi qavatdagi molekulalar adsorbent bilan bevosita birikadi; bir molekulali zanjir boshqa molekulali zanjirga energetik jihatdan ta’sir ko’rsatmaydi. BET nazariyasiga muvofiq, suyuqlikning har bir molekulasi faqat ikki molekulaga-tepasidagi va tagidagi qo’shni molekulagagina ta’sir ko’rsatishi mumkin. Suyuqliklarda esa har bir molekulaga atrofidagi barcha molekulalar ta’sir ko’rsatadi. BET nazariyasida, xuddi Lengmyur nazariyasidagi kabi, adsorbsiya izotermasini xarakterlovchi tenglama chiqarishga muvaffaq bo’lingan. Yuqorida keltirilgan adsorbsiya nazariyalarini sxematik tarzda quyidagi rasmdagi kabi ifodalash mumkin. Adsorbsiyalanish sxemasi: a – monomolekulali(Lengmyur); b – polimolekulali(Polyani); d-BET nazariyasiga ko’ra Bu yerda, К - polimolekulali adsorbsiyaning muvozanat p konstantasi; P0 - ayni haroratda to’yingan bug bosimi; —- bug’ning ‘0 nisbiy bosimi; G- adsorbtivning adsorbent sirtidagi konsentratsiyasi; G„- adsorbent sirtidagi barcha faol markazlar to’yinganda adsorbtivning adsorbent sirtidagi konsentratsiyasi; P- bug’ning ayni sharoitidagi bosimi. BET nazariyasi bo’yicha polimolekulyar adsorbsiya uchun izoterma diagrammasida adsorbsiyalanish va desorbsiyalanish izotermalari bir chiziqda yotmaydi va adsorbsiyalanish gisterezisi (yoki gisterezis xalqasi) degan soxani xosil qiladi. Gisterezis xodisasi ko’pincha kapillyar kondensatlanishda ham kuzatiladi. Adsorbsiyalanishda kapillyar devorlarida adsorbsiyalangan xavo qatlami bo’lgani uchun devorning xo’llanishi qiyinlashadi. Kapillyarni suyuqlik bilan to’lishi va suyuqlik meniskining hosil bo’lishi kechikadi. 18 Adsorbsiyalanish gisterezisi Desorbsiyalanishda esa xech qanday kechikish sodir bo’lmaydi, chunki kapillyarlar suyuqlik bilan juda xo’llangan bo’ladi. (Zigmondi nazariyasi). Shu sababli suyuqlik bilan kapillyar devorlari orasida xosil bo’ladigan chet burchaklar adsorbsiya vaqtida desorbsiya vaqtidagidan ko’ra doimo katta bo’ladi. Natijada kapillyarni to’ldirgan suyuqlik menisklarning botiqligi adsorbsiya vaqtida desorbsiyadagidan doimo kam va adsorbsiya vaqtida bir xil miqdor yutilgan suyuqlikka to’g’ri keladigan bug’ bosimi desorbsiya-dagidan katta bo’ladi. Gaz va bug’ bilan sirt orasida polikomplekslarning xosil bo’lish mexanizmiga asoslanib, adsorbsiya izotermasi uchun BET quyidagi tenglamani taklif etgan: Bu tenglamada: K – polimolekulyar adsorbsiyaning muvozanat konstantasi, Po – to’yingan bug’ bosimi, P/Po – bug’ning nisbiy bosimi, G – adsorbatning adsorbent sirtidagi konsentratsiyasi, Gmax – adsorbent sirtidagi barcha aktiv markazlar to’yinganda adsorbatning adsorbent sirtidagi konsentratsiyasi, P – bug’ning ayni sharoitdagi bosimi. Polimolekulyar adsorbsiyaning muvozanat konstantasi: Q1- Q2 - adsorbsiyaning sof issiqligi deyiladi. G - ning qiymatini aniqlab, adsorbentning solishtirma sirtini xisoblab topish mumkin: 19 S sol =G max *N A *S mol Bunda: N a =avagadro soni, Smol - bitta molekula egallagan yuza. BET nazariyasi Lengmyur va Polyani nazariyalariga qaraganda mukammalroq bo’lsa ham kamchiliklardan holi emas. U sirtning energetik jixatdan bir jinsli emasligini (ko’p qavat hosil bo’lishini faqat fizik kuchlar asosida tushuntiradi), adsorbqiyalanayotgan moddaning agregat holatini hisobga olmaydi. Shunga qaramasdan u hozirgi vaqtda adsorbsiyani amaliy jihatdan hisoblashda va har xil adsorbentlarning solishtirma sirtini aniqlashda keng qo’llaniladi. 2.3 Polyanining polimolekulali adsorbsiyalanish nazariyasi Adsorbent sirtidagi adsorbsion kuchlar bir molekula o’lchamidan katta masofalarda ham o’z ta’sirini ko’rsata olsa, unday hollarda polimolekulali adsorbsion qavatlar hosil bo’lishi mumkin. Polyanining polimolekulali adsorbsiya nazariyasi quyidagi taxminlarga asoslanadi: - adsorbsion kuchlar atomlar atrofida lokallanmagan Van-Der-Vaals kuchlari kabi sof fizikaviy kuchlardan iborat. adsorbsion kuchlar adsorbent sirti yaqinida ta’sir etadi va o’z ta’sirini ko’rsata oladigan potensial maydon yuzaga chiqadi, lekin sirtdan juda uzoq masofada bu potensialning ta’siri nolga teng bo’lib qoladi. - adsorbent sirtida adsorbsion kuchlar adsorbtivning bitta molekulasi o’lchamlariga qaraganda kattaroq masofada ta’sir etadi va polimolekulali qavat hosil bo’ladi, shu sababli adsorbent ustida (adsorbsiya vaqtida) adsorbtiv molekulalari bilan band bo’ladigan adsorbsion hajm mavjud bo’ladi. - ayni molekulaning adsorbent sirtiga tortilishi adsorbsion fazada boshqa molekulalaming bor-yo’qligiga bog’liq emas. - adsorbsion kuchlar haroratga bog’liq emas, binobarin harorat o’zgarganida adsorbsion hajm o’zgarmaydi. Lengmyuming monomolekulali adsorbsiya hamda Polyanining polimolekulali adsorbsiya nazariyalari birinchi qarashda bir-biriga ziddek tuyuladi; aslida, bu ikki nazariya bir-birini to’ldiradi, ba’zi moddalar uchun Lengmyur tenglamasi tajribaga to’g’ri keladigan natijalar bersa, boshqa moddalar uchun Polyani nazariyasi yaxshi natijalarga olib keladi. Polyani 20 nazariyasi faqat sof fizikaviy adsorbsiya hodisasi sodir bo’ladigan hollar uchun tadbiq etila oladi. Lengmyur nazariyasidan esa ozgina xató bilan fizikaviy, ham kimyoviy adsorbsiya hodisalarida foydalanish mumkin. Lekin mayda g’ovakli adsorbsiyalarda g’ovaklarning ichki yuzasidan sodir bo’ladigan adsorbsiyani talqin qilish uchun Lengmyur nazariyasini qo’llab bo’lmaydi, chunki adsrobentning mayda g’ovaklarida polimolekulali adsorbsiya sodir bo’ladi. G’ovakli adsorbentlarda bug’ va moddalar adsorbsiya izoterma chiziqlarida adsorbsiyaning boshlang’ich qismlarida keskin ko’tarilish yuz beradi, so’ng adsorbsiya sekinlik bilan borishi natijasida S-shaklidagiadsorbsiya izotermalari hosil bo’ladi. Adsorbsiyalangan molekulalar adsorbent sirt yuzasidagi turli guruhlar bilan adsorbent-adsorbat ta’sirlashuvlari yuzaga keladi. 21 Xulosa Fizik adsorbsiya holida atomlarning adsorbsion qatlami qattiq jism sirti atomlari bilan Vander-Vaals zaif kuchlari vositasida bog’langan. Fizik adsorbsiya entalpiyasi ancha katta (10 kkal\mol). Bunda adsorblangan gaz qatlamini boshqa gaz bilan almashtirish mumkin. Bundan quydagi xulosa kelib chiqadi: Gazning qaynash nuqtasi qancha yuqori bo’lsa, u gaz oson suyuqlikka aylanadi. Xemosorbsiyada kimyoviy tabiat kuchlari tasirida adsorblangan atomlar va kristalning sirtidagi atomlar orasida kimyoviy reaksiya yuz beradi va kimyoviy birikmalar hosil bo’ladi. Xemosorbsiyada adsorbtiv va adsorbsent orasida elektronlar almashinuvi muhim hisoblanadi. Metallarda xemosorbsiya hodisasiga oid qurilgan model yarim o’tkazgichdagi xemosorbsiya uchun ham to’la qo’llaniladi. Uzluksiz fazoviy fazoning hajmida va yuzaviy qatlamda molekulalarni xususiyatlarini farq qiluvchi va uning natijasida namoyon buladigan hodisalarga yoki effektlarga yuzaviy hodisa deb aytamiz. Yuzaviy hodisalar termodinamikasi yangi fazoviy fazo yaratilishi va zarralarning soni ko’payishi nazariyasida keng qo’llaniladi. Adsorbsiya hodisasi moddaning yuzaviy qatlamida hajmiy fazaga nisbatan konsentratsiyasi o’zgarishi deb ataladi. Adsorbent yuzasida adsorbsiya ro`y beradigan moddaga adsorbat adsorbsiya ro`y beradigan modda shartli ravishda fizikaviy adsorbsiyani va xemosorbsiyani ajratadilar. Agar molekulalar aro bog`lanishlarning energiyasi mos qiymatlarga ega bo’lsa gazning adsorbsiyasi uning kondensatsiyasiga uzluksiz o`tadi va yuzada adsorbsiya qilinuvchi moddaning polimolekulyar qatlamlari mavjud bo’ladi. Polimolekulyar adsorbsiyaning izotermalari tuyinish limtiga ega emas, lekin bu izotermalar orqali yuza bilan kontakt qiluvchi molekulalarning birinchi qatlamida miqdorini aniqlash mumkin. Bu qiymat qattiq jismlarning yuzasining xususiyatlarini aniqlashda qo’llaniladi. 22 23 Foydalanilgan adabiyotlar 1. Z.A. Sulaymonov, D.A. Hazratova, S.A. Karomatov., “Kalloid kimyo”., Buxoro 2022 2. Dehqonov R.S. Namangan davlat universiteti., Tabiy fanlar fakulteti, Kimyo kafedrasi, “Kolloid kimyo” masala va mashqlar. Namangan 2016 3. Islomov F.F. Akchurina D.A., SamDU magistranti, SamDU fizika fakulteti katta o’qituvchisi., “Xemosorbsiya, adsorbsiya hodisalarida yuzadagi markazlarni modellashtirish usullari” 4. Sh. Sh. Xudoyberdiyev, O. I. Radjabov., “Yuqori molekulyar birikmalar fizikasi va kimyosi (II-qism)” 5. Sh. Sh. Xudoyberdiyev, O. I. Radjabov., “Yuqori molekulyar birikmalar fizikasi va kimyosi (I-qism)” 6. Polimerlar kimyosi va fizikasi (M.Asqarov, I.Ismoilov) 7. Polimerlar kimyosidan praktikum (O_.Musayev va b.) 8. Yuqori molekulyar birikmalar.Babayev.B.( Yuqori molekulyar birikmalar. ii-qism. dexqanov r.) 9. N.A.Parpiyev, H.R.Rahimov, A.G.Muftaxov. asoslari. Toshkent. «O’zbekiston». 2000 y.Anorganik kimyo nazariy 10. Q.Ahmerov, A.Jalilov, R.Sayfutdinov Umumiy Toshkent. «O’zbekiston» 2003 y.va anorganik kimyo. 11. Y.M.Maqsudov. "Polimer materiallarni sinash bo’yicha amaliyot". Toshkent, "O’qituvchi", 1984 yil 8-22, 27-42-betlar 12. Y.M.Maqsudov. "Polimer materiallarni sinash bo’yicha amaliyot". Toshkent, "O’qituvchi", 1984 yil 43-107-betlar 13. M.A. Asqarov, I.I Ismoilov. “Polimerlar kimyosi va fizikasi”., Toshkent <<O’zbekiston>> Nashriyoti-matbaa ijodiy uyi., 2004 24

Adsorbsiyaning asosiy nazariyalari va bu nazariyalarning mohiyati

Купить