Hidrológiai Közlöny 1973 (53. évfolyam)

3. szám - Dr. Bozzay Józsefné: Mikroszennyezések eltávolítása aktívszén adszorpcióval és klórdioxidos oxidációval

Dr. Bozzay József né: Mikroszenny esések eltávolítása Hidrológiai Közlöny 1973. 3. sz. 107 vagyis a fajlagos adszorpció egyensúlyi értéke (adott adszorbens-adszorbátum esetén) a hőmérséklet és az egyensúlyi gáznyomás függvénye. Az állapot egyenletet általában a hőmérséklet, majd a nyomás változtatásával veszik fel. Ha a hőmérsékletet tartjuk állandónak, adszorpciós izotermákat kapunk. Az állapot-egyenletet úgy tudjuk grafikusan ábrázolni, hogy különböző hőmérséklethez tartozó izotermák sorozatát vesszük fel. Adszorpciós izobárokról beszélünk, ha az egyensúlyi nyomást tartjuk állandó értéken és a hőmérsékletet változtatjuk. Az izotermákból illetve izobárokból számítás útján határozhatók meg az adszorpciós izosztérák, olyan értékpárok, amelyekhez azonos r vagy x értékek tartoznak. Brunauer, Deming és Teller a fizikai adszorpció izotermáinak öt alaptípusát különbözteti meg (1. ábra). Ezek közül legáltalánosabb az I. típus, mely szerint kis nyomásokon az adszorpció meredeken növekszik, majd vízszintessé válik, amikor az adszorbens gyakorlatilag telítődik az adszorbeátummal (2. ábra), [8], Az izobárokat elsősorban a kémiai és fizikai adszorpció megkülönböztetésére használják fel, tág hőmérsékleti határok között. A 3. ábra a hidrogén adszorpciós izobárjai nikkelen Bonion és White mérései alapján, három különböző nyomáson. A két leszálló ág közül az első fizikai, a második kémiai adszorpciónak felel meg. Az adszorpciós izotermákhoz hasonló de ellentétes irányú görbéket lehet felvenni a deszorpciós folyamat ábrázolására. Különösen a 4-es és 5-ös típusú izotermák fellépésekor gyakran tapasztalható az a jelenség, hogy ugyanannak a folyamatnak adszorpciós izotermája nem egyezik meg tökéletesen a deszorpciós ággal, hanem ugyanannak az egyensúlyi nyomásnak nagyobb adszorbeált menynyiség felel meg a deszorpciós ágon, mint az adszorpciós ágon. Ezt a jelenséget nevezzük hiszterézisnek, a két ág között fellépő eltérést pedig hiszterézis huroknak. Ez a jelenség az adszorbens szerkezetével magyarázható. A porozus adszorbensekben előfordulnak olyan méretű kapillárisok, ame2. ábra. Nitrogén gáz adszorpció izotermái két különböző eljárással aktivált szénen Puc. 2. H3omepMbi adcopnifuu a30mnoeo ea3a na aKmiWHOM ye/ie, aKmueu3upoeaunoM dey.Hsi pa3HbiMii cnocoöaMu Fig. 2. Isotherms of nitrogen-gas adsorption on carbon activated by two different methods Ivekben görbült felületű folyadék meniszkusz alakul ki, ha megtelnek folyadékkal. A görbült felületekre érvényes tenzió változás törvényszerűségei értelmében ezek a kapillárisok már a normális gőztenzió elérése előtt megtelnek folyadékkal. Az aktív pórusoknak ezt a folyadékkal való telítődését nevezzük kapilláris kondenzációnak. A 4. és 5. típusú izotermák esetén a hiszterézis hurok kialakulását a kapilláris kondenzáció teszi lehetővé a folyamatok késleltetése következtében. Az aktívszén adszorbens jellegét fizikai struktúrája és kémiai sajátságai szabják meg. Különösen fontos jellegzetessége a granulált aktívszénnek a pórusok méret szerinti eloszlása, mert ez határozza meg az adszorpció szelektivitását, vagyis az aktívszén tulajdonságait (4 — 5. ábra) [9]. Az ultra-pórusokban, sugaruk kb. 10 Á történik meg a gázok, gőzök molekuláris nagyságrendű színező anyagok adszorpciója. Kondenzáció gva0 />— P

0 0 P

0 1. ábra. Fizikai adszorpció izotermáinak főbb típusai Puc. 7. Ocnoenbie munbi u3omepM (fiu3meacoü aőcopnifuu Fig. 1. Principal isotherm types in physical adsorption 3. ábra. Hidrogén adszorpciós izobárjai nikkel adszorbensen Puc. 3. H30őpanbi eodopodHoü adcopni}iiu na miKKejioeoM adcopöeHme Fig. 3. Adsorption isobars of hydrogen on nickel adsorbent