Существует пять основных методов удаления газообразных загрязнителей: абсорбция, адсорбция, конденсация, химическая обработка и сжигание горючих загрязнителей. Силы притяжения, существующие между атомами, молекулами и ионами в твердом состоянии, позволяют частицам, находящимся на поверхности, притягивать и удерживать другие вещества газы и жидкости. Это явление и называется адсорбцией. Если твердое вещество является высокопористым, с большим размером пор и развитой микроструктурой, то для него характерна высокая адсорбционная способность.
Адсорбируемая молекула газа задерживается на твердой поверхности, причем этот процесс сопровождается выделением тепла в количестве, часто близком к величине теплоты конденсации. Адсорбция всегда является экзотермическим процессом. В связи с этим желательно проводить охлаждение адсорбционного слоя. Часто применяют предварительное охлаждение обрабатываемого газа. Используют также удаление паров воды, которые уменьшают емкость адсорбционного слоя. Адсорбцию применяют для удаления большого числа различных газообразных загрязнений, особенно органических, до получения их очень низких объемных концентраций. Основными областями применения этого метода являются обработка больших объемов газов с очень низкой концентрацией загрязняющих веществ и снижение концентрации этих веществ до следовых уровней. Отвод тепла, связанного с выделением энергии, способствует протеканию адсорбции и повышает адсорбционную способность твердого вещества.
Типы адсорбентов
Практически важными сорбентами являются активированный уголь, простые или сложные оксиды и импрегнированные сорбенты. В состав активированного угля в основном входят нейтральные атомы, уголь является эффективным адсорбентом для улавливания органических соединений из влажных газовых потоков. Уголь обладает меньшей селективностью, чем другие сорбенты, и является пригодным для работы во влажных газовых потоках. Основными источниками активированного угля являются скорлупа кокосового и других видов орехов, твердая древесина, а также кокс.
Оксидные адсорбенты характеризуются негомогенным распределением заряда, они полярны. Эти адсорбенты обладают значительно более высокой селективностью, чем уголь, по отношению к полярным молекулам. В связи с этим они находят применение для удаления твердых частиц из газовых потоков. Их недостатком является снижение эффективности в присутствии влаги. Большинство из этих адсорбентов - прекрасные осушители.
К классу кремнийсодержащих адсорбентов относятся такие оксидные адсорбенты, как силикагели. Их адсорбционная способность изменяется в весьма широком интервале, причем максимальные значения близки к величинам, характерным для активированного угля. Такие металлоксидные адсорбенты, как активированный оксид алюминия, еще более полярны, чем оксиды кремния, и их редко применяют для удаления загрязнений.
Импрегнированные сорбенты можно разделить на три больших группы:
- сорбенты, в которых пропитка представляет собой химический реагент;
- сорбенты, в которых пропитка действует как катализатор непрерывного окисления или разложения загрязнителей;
- сорбенты, в которых пропитка лишь периодически действует как катализатор.
