Adsorbsiyaning asosiy nazariyalari va bu nazariyalarning mohiyati

Dokument ma'lumotlari

Narxi	20000UZS
Hajmi	482.8KB
Xaridlar	0
Yuklab olingan sana	18 Iyun 2024
Kengaytma	docx
Bo'lim	Kurs ishlari
Fan	Kimyo

Sotuvchi

Diyorbek

Ro'yxatga olish sanasi 29 Fevral 2024

98 Sotish

Adsorbsiyaning asosiy nazariyalari va bu nazariyalarning mohiyati

Sotib olish

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

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

$Xulosa Fizik adsorbsiya holida atomlarning adsorbsion qatlami qattiq jism sirti atomlari bilan Vander-Vaals zaif kuchlari vositasida bog’langan. Fizik adsorbsiya entalpiyasi ancha katta (10 kkal\mol). Bunda adsorblangan gaz qatlamini boshqa gaz bilan almashtirish mumkin. Bundan quydagi xulosa kelib chiqadi: Gazning qaynash nuqtasi qancha yuqori bo’lsa, u gaz oson suyuqlikka aylanadi. Xemosorbsiyada kimyoviy tabiat kuchlari tasirida adsorblangan atomlar va kristalning sirtidagi atomlar orasida kimyoviy reaksiya yuz beradi va kimyoviy birikmalar hosil bo’ladi. Xemosorbsiyada adsorbtiv va adsorbsent orasida elektronlar almashinuvi muhim hisoblanadi. Metallarda xemosorbsiya hodisasiga oid qurilgan model yarim o’tkazgichdagi xemosorbsiya uchun ham to’la qo’llaniladi. Uzluksiz fazoviy fazoning hajmida va yuzaviy qatlamda molekulalarni xususiyatlarini farq qiluvchi va uning natijasida namoyon buladigan hodisalarga yoki effektlarga yuzaviy hodisa deb aytamiz. Yuzaviy hodisalar termodinamikasi yangi fazoviy fazo yaratilishi va zarralarning soni ko’payishi nazariyasida keng qo’llaniladi. Adsorbsiya hodisasi moddaning yuzaviy qatlamida hajmiy fazaga nisbatan konsentratsiyasi o’zgarishi deb ataladi. Adsorbent yuzasida adsorbsiya ro`y beradigan moddaga adsorbat adsorbsiya ro`y beradigan modda shartli ravishda fizikaviy adsorbsiyani va xemosorbsiyani ajratadilar. Agar molekulalar aro bog`lanishlarning energiyasi mos qiymatlarga ega bo’lsa gazning adsorbsiyasi uning kondensatsiyasiga uzluksiz o`tadi va yuzada adsorbsiya qilinuvchi moddaning polimolekulyar qatlamlari mavjud bo’ladi. Polimolekulyar adsorbsiyaning izotermalari tuyinish limtiga ega emas, lekin bu izotermalar orqali yuza bilan kontakt qiluvchi molekulalarning birinchi qatlamida miqdorini aniqlash mumkin. Bu qiymat qattiq jismlarning yuzasining xususiyatlarini aniqlashda qo’llaniladi. 22$

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

Sotib olish

Dokument ma'lumotlari

Sotuvchi

Adsorbsiyaning asosiy nazariyalari va bu nazariyalarning mohiyati

O'xshash dokumentlar