सोखना प्रेरक शक्ति
सतह पर पदार्थ।
शारीरिक सोखना।अधिशोषित परत कमजोर अंतरपरमाणु बंधों द्वारा सतह से बंधी होती है, उदाहरण के लिए, वैन डेर वाल्स बलों द्वारा। भौतिक सोखना की गर्मी आमतौर पर कम होती है और शायद ही कभी कई दसियों kJ / mol (लगभग 40 kJ / mol) से अधिक होती है। भौतिक सोखना की प्रक्रिया प्रतिवर्ती है, गैर-सक्रिय को संदर्भित करती है, बहुत जल्दी आगे बढ़ती है, जैसे ही सोखना अणु एक ठोस या तरल शरीर की सतह पर होते हैं। अक्सर, भौतिक सोखना गैस चरण के साथ सतह की बातचीत से जुड़ा होता है। बढ़ते दबाव और बढ़ते तापमान के साथ अधिशोषित गैस की मात्रा घट जाती है।
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प्रति आर
आर
(ए)और तापमान ( बी) (पाठ में स्पष्टीकरण)
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कहां ए प्रतिसमीकरण (2.5) में।
सोखने की प्रक्रिया लगभग हमेशा गर्मी की रिहाई के साथ होती है, जिसे सोखना की गर्मी कहा जाता है। सोखना परत की ताकत सोखना की गर्मी के समानुपाती होती है।
चित्र 2.1 में, बी
रासायनिक सोखना।रसायन विज्ञान एक तरल या ठोस शरीर की सतह से पर्यावरण से पदार्थों के अवशोषण की प्रक्रिया है, साथ ही रासायनिक यौगिकों का निर्माण होता है। रासायनिक अधिशोषण के दौरान एक महत्वपूर्ण मात्रा में ऊष्मा निकलती है। आमतौर पर, रसायन विज्ञान की ऊष्मा 80-125 kJ / mol की सीमा में होती है। धातुओं (ऑक्सीकरण) के साथ ऑक्सीजन की परस्पर क्रिया काफी अधिक ऊष्मा मान देती है, जो 400 kJ / mol तक पहुँच जाती है।
और देखें:
रसायन विज्ञान में सोखना
परिचय
सोखना गैसों, वाष्पों या घोलों के मिश्रण से किसी ठोस पदार्थ की सतह या छिद्र मात्रा द्वारा अवशोषण की प्रक्रिया है - एक सोखना।
सोखना की घटना बहुत लंबे समय से जानी जाती है। मानव समाज की शुरुआत से ही पानी को शुद्ध करने के लिए रेत और मिट्टी जैसी प्राकृतिक सामग्री का उपयोग किया जाता रहा है। १८वीं शताब्दी के अंत में, के. शीले और उसी समय फोंटाना ने अपने स्वयं के आयतन से कई गुना अधिक मात्रा में विभिन्न गैसों को अवशोषित करने के लिए ताजा कैलक्लाइंड चारकोल की क्षमता की खोज की। जल्द ही यह स्पष्ट हो गया कि अवशोषित मात्रा की मात्रा कोयले के प्रकार और गैस की प्रकृति पर निर्भर करती है। वे। 1785 में लोविट्ज़ ने तरल माध्यम में कोयले द्वारा सोखने की घटना की खोज की, इसका विस्तार से अध्ययन किया और फार्मास्यूटिकल्स, अल्कोहल, वाइन और कार्बनिक यौगिकों के शुद्धिकरण के लिए कोयले का उपयोग करने का सुझाव दिया। लोविट्ज़ ने दिखाया है कि लकड़ी का कोयला दूषित पानी को जल्दी से शुद्ध करने और पीने योग्य बनाने में सक्षम है। और अब पानी के फिल्टर का मुख्य सक्रिय सिद्धांत कार्बन सामग्री है, निश्चित रूप से, प्राकृतिक कोयले की तुलना में अधिक आधुनिक है। हवा से जहरीले पदार्थों का सोखना एन.डी. प्रथम विश्व युद्ध के दौरान गैस मास्क बनाते समय ज़ेलिंस्की।
ठोस सतहों पर गैसों का सोखना खाद्य उद्योग की कुछ शाखाओं में उपयोग किया जाता है, अर्थात् वसा और तेल (उदाहरण के लिए, मार्जरीन के उत्पादन में) और किण्वन में (उदाहरण के लिए, खमीर के उत्पादन में) प्रक्रिया गैस धाराओं को क्रम में शुद्ध करने के लिए वातावरण में हानिकारक पदार्थों के उत्सर्जन को रोकने के लिए। जल वाष्प का अवशोषण झरझरा पदार्थों पर होता है जो एक ठोस सोखना के रूप में कार्य करते हैं। चीनी, नमक और रस्क के संबंध में भी इसी तरह की प्रक्रियाएं देखी जाती हैं।
सोखना, इसके प्रकार
खराब होने वाले उत्पादों के लिए भंडारण सुविधाओं की गैस संरचना को विनियमित करने की सोखना विधि कई बार नुकसान को कम करने और भंडारण अवधि बढ़ाने की अनुमति देती है। विभिन्न खाद्य अम्लों का सोखना, विशेष रूप से साइट्रिक, पानी की तुलना में अधिकांश शीतल पेय की सतह के तनाव को कम करता है। तरल-गैस इंटरफेस में पदार्थों का सोखना फोम की स्थिरता में योगदान देता है। इसी तरह की प्रक्रिया खमीर और कुछ अन्य मध्यवर्ती उत्पादों के उत्पादन में किण्वन उद्योग में होती है। पानी के साथ विभिन्न सतहों के गीलेपन को बढ़ाना उद्योग में व्यापक रूप से उपकरण धोने, कच्चे माल की तैयारी, अर्द्ध-तैयार उत्पादों के प्रसंस्करण आदि के दौरान एक सहवर्ती प्रक्रिया के रूप में उपयोग किया जाता है। ठोस-तरल अंतरफलक पर सोखना व्यापक रूप से अशुद्धियों से तरल पदार्थ (उदाहरण के लिए, चीनी, वनस्पति तेल और रस के उत्पादन में प्रसार रस) के शुद्धिकरण में उपयोग किया जाता है।
सोखना बलों के सिद्धांत का विकास अभी तक ऐसे चरण में नहीं पहुंचा है जब प्रायोगिक अध्ययन किए बिना गैसों और ठोस पदार्थों के ज्ञात भौतिक रासायनिक गुणों से सोखना इज़ोटेर्म की गणना करना संभव होगा। इसलिए, विभिन्न सैद्धांतिक समीकरणों का उपयोग करके प्रायोगिक इज़ोटेर्म का वर्णन करने के प्रयासों के लिए बड़ी संख्या में काम समर्पित किया गया है, जो कुछ सोखना मॉडल के अनुरूप हैं। यदि सोखना इज़ोटेर्म का सैद्धांतिक समीकरण प्रयोगात्मक डेटा को अच्छी तरह से पुन: पेश करता है, तो विभिन्न परिस्थितियों (पी और टी) के तहत सोखना के अज्ञात मूल्यों की गणना करना और ठोस के विभिन्न ज्यामितीय मापदंडों को निर्धारित करना संभव है। आइए हम केवल कुछ पर विचार करें, सोखना इज़ोटेर्म के सबसे सामान्य सैद्धांतिक समीकरण।
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खाद्य उत्पादन में सोखना
एक ठोस पदार्थ की सतह द्वारा गैसों, वाष्पों या तरल घोलों के मिश्रण से एक या एक से अधिक घटकों के अवशोषण की प्रक्रिया - एक सोखना को सोखना कहा जाता है। सोखना प्रक्रिया, अवशोषण प्रक्रिया की तरह, चयनात्मक है, अर्थात मिश्रण से केवल कुछ घटक ही अवशोषित होते हैं। अवशोषण के साथ, अवशोषित पदार्थ को सोखने वाले से अलग किया जा सकता है, उदाहरण के लिए गर्म करके। पुनर्जनन की यह प्रक्रिया - शोषक के नवीकरण को विशोषण कहा जाता है।
अवशोषण और सोखना की प्रक्रियाएं सतही रूप से समान हैं। उनके बीच का अंतर इस तथ्य में निहित है कि एक मामले में पदार्थ तरल की पूरी मात्रा द्वारा अवशोषित होता है, और दूसरे में - केवल ठोस अवशोषक की सतह द्वारा - सोखना।
खाद्य उद्योग में, शराब, जूस और अन्य पेय पदार्थों के शुद्धिकरण और स्थिरीकरण में, मादक पेय उद्योग में पानी-अल्कोहल मिश्रण के शुद्धिकरण में सोखना का उपयोग किया जाता है। चुकंदर चीनी उत्पादन में, सोखना इसकी संतृप्ति के दौरान प्रसार रस की मुख्य शुद्धि प्रदान करता है, साथ ही क्रिस्टलीकरण से पहले चीनी सिरप का मलिनकिरण भी प्रदान करता है।
सोखना में संतुलन
सोखना द्वारा अवशोषित पदार्थ की मात्रा वाष्प-गैस मिश्रण या समाधान में अवशोषित पदार्थ की एकाग्रता पर निर्भर करती है, साथ ही उस तापमान पर जिस पर प्रक्रिया की जाती है। सोखना के लिए संतुलन की स्थिति
समीकरणों (7.75) और (7.76) के अनुरूप संतुलन रेखाएं सोरेशन इज़ोटेर्म कहलाती हैं। सोरशन इज़ोटेर्म्स (चित्र 26) को प्रायोगिक डेटा के अनुसार प्लॉट किया गया है। सोखना इज़ोटेर्म वक्र की प्रकृति कई कारकों पर निर्भर करती है, जिसमें सोखना का विशिष्ट सतह क्षेत्र, छिद्र मात्रा, छिद्र संरचना और वितरण, अवशोषित पदार्थ के गुण और निश्चित रूप से तापमान शामिल हैं।
सोखना प्रक्रिया की प्रेरक शक्ति को वाष्प-गैस या तरल चरणों में अवशोषित पदार्थ के काम करने और संतुलन सांद्रता के बीच अंतर के रूप में परिभाषित किया गया है।
निरंतर सोखना प्रक्रियाओं के लिए कार्य रेखा समीकरण (7.6) से मेल खाती है।
सोखने की प्रक्रिया में, गर्मी निकलती है, जिससे सिस्टम में तापमान में वृद्धि होती है और सोखना की गतिविधि में कमी आती है। इसलिए, औद्योगिक adsorbers में प्रक्रिया की दर को बनाए रखने के लिए, adsorbent को ठंडा किया जाता है।
अधिशोषक
अवशोषित पदार्थ की मात्रा अवशोषक के सतह क्षेत्र पर निर्भर करती है। इसलिए, अधिशोषक की एक अत्यंत विकसित सतह होती है, जो एक ठोस में बड़ी संख्या में छिद्रों के बनने के कारण प्राप्त होती है।
सक्रिय कार्बन। यह सबसे आम adsorbent है। यह लकड़ी के सूखे आसवन द्वारा प्राप्त किया जाता है, इसके बाद सक्रियण - लगभग 900 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर कैल्सीनेशन होता है। 1 ग्राम सक्रिय कार्बन का कुल सतह क्षेत्र 600 ... 1700 एम 2 है। सक्रिय कार्बन जानवरों की हड्डियों और अन्य कार्बन युक्त सामग्री से भी प्राप्त किया जाता है। सक्रिय कार्बन के टुकड़ों का आकार, ब्रांड के आधार पर, 1 से 5 मिमी तक होता है। सक्रिय कार्बन जल वाष्प की तुलना में कार्बनिक वाष्पों को बेहतर अवशोषित करता है। सक्रिय कार्बन के नुकसान उनकी कम यांत्रिक शक्ति और ज्वलनशीलता हैं।
सिलिका जैल। यह सोखना सोडियम सिलिकेट (पानी के गिलास) को खनिज एसिड या उनके लवण के अम्लीय घोल से उपचारित करके एक सिलिकिक एसिड जेल को निर्जलित करके प्राप्त किया जाता है। सिलिका जेल कणिकाओं का आकार 0.2 से 7 मिमी तक होता है।
1 ग्राम सिलिका जेल का कुल सतह क्षेत्र 400 ... 770 एम 2 है। सिलिका जैल कार्बनिक वाष्प, साथ ही हवा और गैसों से नमी को प्रभावी ढंग से अवशोषित करता है। इसलिए, नमी से डरने वाले भंडारण के लिए उपकरणों और सामग्रियों को पैक करते समय कभी-कभी सिलिका जेल ग्रेन्युल का उपयोग किया जाता है। सक्रिय कार्बन के विपरीत, सिलिका जेल ज्वलनशील नहीं है और इसमें महान यांत्रिक शक्ति है।
जिओलाइट्स। ये डीआई मेंडेलीफ की आवर्त सारणी के पहले और दूसरे समूहों के तत्वों के झरझरा जलीय एल्युमिनोसिलिकेट हैं। वे प्राकृतिक रूप से पाए जाते हैं और उत्खनित होते हैं। उद्योग में, सिंथेटिक जिओलाइट्स का अधिक बार उपयोग किया जाता है, जिसमें एक बहुत ही सजातीय संरचना होती है, जिसमें छिद्र आकार होते हैं जिनकी तुलना बड़े अणुओं के आकार से की जा सकती है। इसलिए, जिओलाइट्स में माइक्रोफिल्ट्रेशन झिल्ली के गुण होते हैं।
जिओलाइट्स को पानी के संबंध में एक उच्च अवशोषण क्षमता की विशेषता होती है और इसलिए इसका उपयोग कम नमी वाली गैसों और हवा के गहरे सुखाने के लिए किया जाता है। औद्योगिक जिओलाइट कणिकाओं का आकार आमतौर पर 2 से 5 मिमी तक होता है।
आयोनाइट्स। ये प्राकृतिक और कृत्रिम सोखने वाले पदार्थ हैं, जिनकी क्रिया शुद्ध किए जाने वाले समाधानों के साथ रासायनिक बातचीत पर आधारित होती है। आयन एक्सचेंजर्स का उपयोग करने वाली प्रक्रियाओं को रसायन विज्ञान के रूप में वर्गीकृत किया जाना चाहिए - रासायनिक प्रतिक्रियाओं के साथ सोखना। अम्लीय सक्रिय समूहों वाले आयन एक्सचेंजर्स और इलेक्ट्रोलाइट समाधान के साथ मोबाइल आयनों का आदान-प्रदान करने वाले आयन एक्सचेंजर्स कहलाते हैं। आयन एक्सचेंजर्स जिनमें बुनियादी सक्रिय समूह होते हैं और मोबाइल उद्धरणों का आदान-प्रदान करते हैं, उन्हें कटियन एक्सचेंजर्स कहा जाता है। अनाकार आयन एक्सचेंजर्स का एक समूह है जो एक ही समय में आयनिक और cationic विनिमय करने में सक्षम है। आयन-एक्सचेंज रेजिन उद्योग में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। तो, आयन-एक्सचेंज रेजिन का उपयोग करके चीनी शोधन उत्पादन में, सिरप फीके पड़ जाते हैं। रेजिन का उपयोग कुछ मामलों में जल उपचार में भी किया जाता है। आयन एक्सचेंजर्स के संश्लेषण में हालिया प्रगति हमें अपरंपरागत प्रौद्योगिकियों में उनके सफल उपयोग की आशा करने की अनुमति देती है, उदाहरण के लिए, कच्ची शराब से संशोधित शराब के उत्पादन में।
खाद्य उद्योग में प्राकृतिक अधिशोषक के रूप में महीन मिट्टी का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, वाइन को स्पष्ट करने के लिए: बेंटोनाइट, डायटोमाइट, काओलिन। इसी उद्देश्य के लिए, मछली गोंद (जिलेटिन) और अन्य पदार्थों का उपयोग किया जाता है।
सोखने वालों की गणना
सोखने वालों की गणना करने की प्रक्रिया अवशोषक की गणना करने की प्रक्रिया के समान है। और केवल एक निश्चित द्रव्यमान स्थानांतरण सतह, जिसे निर्धारित करना आसान है, कुछ गतिज समीकरणों का उपयोग करने की अनुमति देता है और एकाग्रता चरणों की संख्या निर्धारित किए बिना उपकरण के आवश्यक आयामों की अधिक सटीक गणना करता है।
सामग्री संतुलन। सोखना प्रक्रिया के लिए भौतिक संतुलन समीकरण समीकरण (7.3) से मेल खाता है:
सोखना प्रक्रिया के कैनेटीक्स। सोखना के दौरान किसी पदार्थ के अवशोषण की प्रक्रिया को आमतौर पर ठोस चरण वाले सिस्टम के मानदंड समीकरण द्वारा वर्णित किया जाता है:
सोखने के दौरान निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा। सोखना g (J / mol) की विशिष्ट ऊष्मा आमतौर पर अनुभवजन्य रूप से निर्धारित की जाती है और विभिन्न पदार्थों के लिए संदर्भ पुस्तकों में दी जाती है। प्रयोगात्मक डेटा की अनुपस्थिति में, निम्नलिखित समीकरण का उपयोग किया जा सकता है:
भौतिक और रासायनिक सोखना
सोखना- ठोस या तरल की सतह परत द्वारा घोल या गैसों से पदार्थों का अवशोषण। प्रेरक शक्ति प्रक्रिया असम्पीडित अंतरपरमाण्विक अंतःक्रियात्मक बलों की सतह पर उपस्थिति है, जिसके कारण अधिशोषित पदार्थ के अणु - अधिशोषक - आकर्षित होते हैं। न केवल सतह ऊर्जा में कमी होती है, बल्कि सतह पर विभिन्न संरचना की फिल्मों का निर्माण भी होता है।
परमाणु रूप से साफ सतह की थर्मोडायनामिक अवस्था सोखना प्रक्रिया के सक्रिय पाठ्यक्रम को बढ़ावा देती है। यह ज्ञात है कि एक साफ धातु की सतह में प्रति 1 सेमी2 में लगभग 105 सोखना स्थल होते हैं।
भौतिक और रासायनिक सोखना के बीच भेदसतह पर पदार्थ। इंटरफ़ेस पर इंटरमीडिएट प्रकार के इंटरैक्शन भी संभव हैं।
शारीरिक सोखना।अधिशोषित परत कमजोर अंतरपरमाणु बंधों द्वारा सतह से बंधी होती है, उदाहरण के लिए, वैन डेर वाल्स बलों द्वारा। भौतिक सोखना की गर्मी आमतौर पर कम होती है और शायद ही कभी कई दसियों kJ / mol (लगभग 40 kJ / mol) से अधिक होती है।
भौतिक सोखना की प्रक्रिया प्रतिवर्ती है, गैर-सक्रिय को संदर्भित करती है, बहुत तेज़ी से आगे बढ़ती है, जैसे ही सोखना अणु एक ठोस या तरल शरीर की सतह पर होते हैं। अक्सर, भौतिक सोखना गैस चरण के साथ सतह की बातचीत से जुड़ा होता है। बढ़ते दबाव और बढ़ते तापमान के साथ अधिशोषित गैस की मात्रा घट जाती है।
मोनोमोलेक्यूलर सोखना के सबसे सरल समीकरण हेनरी और लैंगमु द्वारा प्रस्तावित किए गए थेरम। हेनरी का समीकरण (हेनरी इज़ोटेर्म कहा जाता है)
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जहाँ अधिशोषक की सजातीय सतह को अधिशोषक अणुओं से भरने की डिग्री हैं, प्रति- आनुपातिकता का गुणांक, जो मुख्य रूप से तापमान पर निर्भर करता है और सोखने वाले के साथ सोखने वाले की बातचीत की प्रकृति पर निर्भर करता है, आर- दबाव, सोखने वाले की सजातीय सतह को सोखने वाले अणुओं के साथ भरने के बहुत कम Θ डिग्री पर मान्य।
हेनरी इज़ोटेर्म एक सीधी रेखा 1 है (चित्र 2.1, ए)। बढ़ते दबाव के साथ आरअधिशोषित मोनोमोलेक्यूलर परत की वृद्धि धीमी हो जाती है। अधिशोषक अणु अधिशोषक सतह के अभी भी खाली स्थान पर स्थिरीकरण में कठिनाइयों का सामना कर रहा है।
चित्र 2.1 - दबाव पर अधिशोषित पदार्थ की मात्रा में परिवर्तन की निर्भरता (ए)और तापमान ( बी) (पाठ में स्पष्टीकरण)
इज़ोटेर्म एक उत्तल वर्ण 2 प्राप्त करता है, और मान एकता की ओर जाता है (चित्र 2.1, ए देखें)।उत्तल समतापी लैंगमुइर समीकरण द्वारा वर्णित हैं
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कहां ए- सोखना गुणांक, भौतिक अर्थ में स्थिरांक के समान प्रतिसमीकरण (2.5) में।
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि लैंगमुइर समीकरण केवल एक सजातीय सतह पर मोनोमोलेक्यूलर सोखना के लिए मान्य है; एक दूसरे के लिए सोखने वाले अणुओं के आकर्षण की संभावना और सोखना सतह के साथ उनकी गतिशीलता की उपेक्षा की जाती है। सोखना के दबाव में और वृद्धि के साथ, दूसरी, तीसरी और अन्य परतों को भरना होता है। प्रक्रिया बहु-आणविक आसंजन में बदल जाती है।
ठोस अधिशोषक की सतह अधिकतर विषमांगी होती है। कुछ क्षेत्र सोखना के लिए अनुकूल हैं, जबकि अन्य इसके विपरीत हैं। अधिशोष्य दाब में वृद्धि के साथ, बहुआण्विक अधिशोषण तीव्रता की भिन्न-भिन्न डिग्री के साथ पूरी सतह पर एक साथ होता है।
सोखने की प्रक्रिया लगभग हमेशा गर्मी की रिहाई के साथ होती है, जिसे सोखना की गर्मी कहा जाता है।
सोखना परत की ताकत सोखना की गर्मी के समानुपाती होती है। बहुआण्विक अधिशोषण की ओर जाने पर अधिशोषण की ऊष्मा अधिशोष्य के संघनन की ऊष्मा के निकट पहुँचती है।
भौतिक सोखना प्रक्रिया के दौरान तापमान की स्थिति का बहुत प्रभाव पड़ता है। बढ़ते तापमान के साथ सतह पर अणुओं की उच्च गतिशीलता गठित परत के विलुप्त होने की ओर ले जाती है। तापमान में और वृद्धि भौतिक सोखना को रासायनिक - रसायन विज्ञान में परिवर्तित कर सकती है, जिसमें मजबूत बंधन होते हैं।
चित्र 2.1 में, बीस्थिर दाब पर ताप पर गैसीय माध्यम के अधिशोषण की गुणात्मक निर्भरता दी गई है। कम तापमान पर, आइसोबार 1 भौतिक सोखना का वर्णन करता है। जब एक निश्चित तापमान पर पहुंच जाता है, तो भौतिक सोखना के रासायनिक अधिशोषण में संक्रमण की प्रक्रिया संभव है। अधिशोषित पदार्थ बढ़ता है (वक्र 2)। जब पूरी सतह अधिशोष्य से भर जाती है, तो अधिशोषित पदार्थ की मात्रा फिर से घटने लगती है (वक्र 3)। क्षेत्र 1 में सोखना प्रतिवर्ती है, और क्षेत्र 2 में यह अपरिवर्तनीय है। यदि सिस्टम ठंडा हो जाता है, तो प्रक्रिया क्षेत्र 3 से क्षेत्र 4 में चली जाती है।
भौतिक सोखना के दौरान सतह पर कमजोर अंतःपरमाणु बंधन, जाहिरा तौर पर, कुछ हद तक सतह के परमाणुओं के असम्पीडित बंधनों को संतुलित करने में सक्षम होते हैं। तदनुसार, किसी को मुक्त सतह ऊर्जा के स्तर में उल्लेखनीय कमी की उम्मीद नहीं करनी चाहिए।कोटिंग के लिए उत्पादों की सतह तैयार करते समय, किसी को शारीरिक रूप से सोखने वाले पदार्थों (ठोस, तरल और गैसीय) के कमजोर बंधनों को ध्यान में रखना चाहिए।
रासायनिक सोखना।रसायन विज्ञान एक तरल या ठोस शरीर की सतह से पर्यावरण से पदार्थों के अवशोषण की प्रक्रिया है, साथ ही रासायनिक यौगिकों का निर्माण होता है। रासायनिक अधिशोषण के दौरान एक महत्वपूर्ण मात्रा में ऊष्मा निकलती है। आमतौर पर, रसायन विज्ञान की ऊष्मा 80-125 kJ / mol की सीमा में होती है।
भौतिक और रासायनिक सोखना
धातुओं (ऑक्सीकरण) के साथ ऑक्सीजन की परस्पर क्रिया काफी अधिक ऊष्मा मान देती है, जो 400 kJ / mol तक पहुँच जाती है।
रासायनिक प्रतिक्रियाओं की तरह, रसायन विज्ञान को आगे बढ़ने के लिए एक महत्वपूर्ण सक्रियण ऊर्जा की आवश्यकता होती है। नतीजतन, जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, रसायन विज्ञान की प्रक्रिया तेज हो जाती है। तथाकथित सक्रिय सोखना होता है। रसायन विज्ञान चयनात्मक प्रक्रियाओं को संदर्भित करता है और शोषक और सोखना की रासायनिक आत्मीयता पर निर्भर करता है, जो तापमान के साथ प्रतिक्रिया की दर निर्धारित करता है। उदाहरण के लिए, जब गैसें शुद्ध धातुओं या धातु जैसी सतहों के साथ परस्पर क्रिया करती हैं, तो अत्यंत तेज रसायनिक शोषण देखा जाता है, जो सतह के परमाणुओं के बंधों की कमजोर संतृप्ति से जुड़ा होता है। सक्रियण ऊर्जा के न्यूनतम मूल्यों पर रसायन विज्ञान होता है।ठोस सतहों पर रासायनिक अधिशोषण अनाज के क्रिस्टलोग्राफिक अभिविन्यास, विभिन्न दोषों की उपस्थिति आदि पर निर्भर करता है। सतह के सबसे सक्रिय क्षेत्रों में रसायन विज्ञान शुरू होता है।यह आम तौर पर स्वीकार किया जाता है कि जब तक पूरी सतह सोखना की एक मोनोमोलेक्यूलर परत से ढकी नहीं हो जाती, तब तक रसायन विज्ञान होता है। भौतिक सोखना की तुलना में, रसायन विज्ञान परिवेश के दबाव के प्रति संवेदनशील है।
सतह पर रसायनयुक्त फिल्मों की उपस्थिति काफी हद तक सतह के परमाणुओं के असम्पीडित झूलने वाले बंधों को संतुलित करती है। इस मामले में, सतह ऊर्जा अपने न्यूनतम मूल्यों तक पहुंच जाती है, जिसे कोटिंग के लिए सतहों को तैयार करते समय ध्यान में रखा जाना चाहिए। रसायनयुक्त सतह यौगिकों (संदूषकों) को हटाने के लिए महत्वपूर्ण ऊर्जा प्रभावों की आवश्यकता होती है।
और देखें:
adsorbent आवेदन के लिए मतभेद
डॉक्टर की सिफारिश पर और निर्देशों का पालन करते हुए कोई भी दवा लेनी चाहिए! आंतों के लिए adsorbents के सेवन के लिए मुख्य contraindication उनकी व्यक्तिगत असहिष्णुता है। गैस्ट्रिक रक्तस्राव, जठरांत्र संबंधी मार्ग के अल्सरेटिव घावों आदि के मामले में उपयोग के लिए सक्रिय कार्बन की तैयारी की सिफारिश नहीं की जाती है; लिग्निन की तैयारी - कार्बोहाइड्रेट चयापचय के उल्लंघन के साथ, एनासिड गैस्ट्रिटिस, कब्ज की प्रवृत्ति। यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि अंदर adsorbent दवाओं को लेते समय, उनके साथ ली गई अन्य दवाओं की प्रभावशीलता कम हो सकती है। इसलिए, adsorbents और अन्य दवाओं के सेवन के बीच अंतराल रखना महत्वपूर्ण है।
सोरशन सफाई
नियोस्मेक्टिन® - नई पीढ़ी का विज्ञापन
आधुनिक दवा Neosmectin® विभिन्न मूल के दस्त, पेट फूलना, नाराज़गी, सूजन और पेट में भारीपन को खत्म करने में मदद करती है। Neosmectin® दो दिशाओं में कार्य करता है।
पाचन विकारों को बढ़ावा देने वाले कारकों के उन्मूलन को बढ़ावा देता है
रोगजनक माइक्रोफ्लोरा, आंतों की गैसें, विषाक्त पदार्थ कभी-कभी अपच का कारण होते हैं। Neosmectin® उन्हें सोख लेता है, जिससे शरीर से उनका उत्सर्जन आसान हो जाता है। इस प्रकार, दवा लक्षणों को खत्म करने में मदद नहीं करती है, लेकिन कारक स्वयं जो पाचन समस्याओं को भड़का सकते हैं।
जठरांत्र संबंधी मार्ग के श्लेष्म झिल्ली की रक्षा करता है
Neosmectin® जठरांत्र संबंधी मार्ग के श्लेष्म बाधा को स्थिर करता है, इसकी सतह पर एक सुरक्षात्मक फिल्म बनाता है, जो श्लेष्म झिल्ली को रोगजनकों द्वारा क्षति से बचाता है और इसे तेजी से ठीक होने देता है।
38. सोखना और इसके प्रकार: अवशोषण, सोखना। अवशोषण गुणांक। विशिष्ट सोखना। लैंगमुइर समीकरण, इसका रैखिक सन्निकटन।
सोरशन - पर्यावरण से पदार्थों के ठोस या तरल द्वारा सहज अवशोषण की प्रक्रिया; इंटरफ़ेस पर होने वाली एक विषम प्रक्रिया (टीवी - गैस, एल - गैस, एल - जी)। जो पदार्थ अवशोषित करता है उसे शर्बत कहा जाता है, अवशोषित पदार्थ को सोर्बेट कहा जाता है। ज्यादातर मामलों में, सोखना एक रिवर्स प्रक्रिया है: किसी पदार्थ के अवशोषण के साथ-साथ, वातावरण में सॉर्बेंट के अवशोषण की रिवर्स प्रक्रिया होती है।
सॉर्बेंट + सोर्बेट ↔ (सोरशन, डिसोर्प्शन) सोरशन कॉम्प्लेक्स
किसी पदार्थ के सोखने के दौरान, समय के साथ एक संतुलन स्थापित हो जाता है, जो कि सोखने और उजाड़ने की दर की समानता से मेल खाता है। मात्रात्मक रूप से प्राप्त संतुलन को शर्बत संतुलन की निरंतरता की विशेषता है। सॉर्प्शन, जो किसी पदार्थ के सॉर्बेंट की गहराई में प्रसार के साथ होता है, को अवशोषण कहा जाता है, और सॉर्प्शन, जो सॉर्बेंट की सतह पर किसी पदार्थ की एकाग्रता के साथ होता है, सोखना कहलाता है।
चयापचय में अवशोषण एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, विशेष रूप से आसपास के ग्रे के साथ गैस विनिमय में। एक तरल चरण एक शर्बत के रूप में कार्य करता है, जिसमें गैसें घुल जाती हैं, या किसी पदार्थ का पुनर्वितरण दो अमिश्रणीय तरल पदार्थों के बीच होता है। अवशोषण संतुलन एक वितरण स्थिरांक की विशेषता है, जहां सी 1 और सी 2 शोषक और पर्यावरण में पदार्थ की स्थिरता के अनुरूप हैं।
कश्मीर रास्प = 1 / С 2
K वितरण का मान संपर्क चरणों की प्रकृति और तापमान पर निर्भर करता है। सामान्य तौर पर, नियम पूरा होता है: जैसे घुलता है, जैसे ध्रुवीय पदार्थ ध्रुवीय सॉल्वैंट्स में बेहतर रूप से घुलते हैं, और गैर-ध्रुवीय पदार्थ - गैर-ध्रुवीय वाले में (HCI; NH 3 - पानी में बहुत अच्छी तरह से घुलनशील, गैर- ध्रुवीय ऑक्सीजन perfluorodecalin C 10 F 22, J 2 CCI 4 में अच्छी तरह से घुल जाती है)। यदि K वितरण 1 से बहुत अधिक है, तो सॉर्बेड पदार्थ मुख्य रूप से शोषक में चला जाता है; यदि 1 से बहुत कम है, तो यह व्यावहारिक रूप से शर्बत नहीं है। यदि निकाला जाने वाला पदार्थ एक गैस है, तो इसका अवशोषण प्रणाली के आयतन में तेज कमी के साथ होता है, जिसका अर्थ है ले चेटेलियर सिद्धांत के अनुसार: भिन्नात्मक दबाव में वृद्धि के साथ गैसों की घुलनशीलता बढ़ जाती है (हेनरी का नियम)
सी = केजीपी (एक्स)
किलो - हेनरी स्थिरांक (अवशोषण संतुलन के स्थिर); - तरल में गैस की सांद्रता (mol / l); - आंशिक गैस दबाव ।
बढ़ते दबाव के साथ गैसों की घुलनशीलता में वृद्धि गोताखोरों और पायलटों की डीकंप्रेसन बीमारी की व्याख्या करती है, जो तब देखी जाती है जब कोई व्यक्ति उच्च दबाव वाले क्षेत्र से कम दबाव वाले क्षेत्र में जाता है। मात्रात्मक रूप से, एक तरल द्वारा गैसों का अवशोषण अवशोषण गुणांक द्वारा विशेषता है - गैसों की मात्रा, जो मानक परिस्थितियों में, तरल की एक मात्रा द्वारा अवशोषित की जा सकती है। यदि अवशोषण एक विलायक के साथ रासायनिक बातचीत के साथ होता है, तो अवशोषण गुणांक तेजी से बढ़ता है, नाइट्रोजन - 0.024 - 24 मिलीलीटर नाइट्रोजन 1 लीटर पानी में घुल जाता है, ऑक्सीजन - 0.05, SO 2 - 80, HCI - 500, NH 3 - 1300 रसायन अधिशोषण के दौरान, शोषक की रासायनिक संरचना अचानक बदल जाएगी (जब SO 2 और NO 2 पानी में घुल जाते हैं, तो माध्यम की अम्लता बढ़ जाती है)। SO 2 + H 2 O ↔ H 2 SO 3 ↔ 2H + + SO 3 2-
2NO 2 + H 2 O ↔ HNO 3 + HNO 2 ↔ 2H + + NO 2 - + NO 3 -
जब अमोनिया घुल जाता है, तो विलयनों की क्षारीयता बढ़ जाती है
एनएच 3 + एच 2 ओ ↔ एनएच 4 ओएच ↔ ओएच - + एनएच 4 +
इलेक्ट्रोलाइट्स की उपस्थिति में, तरल पदार्थों में गैसों की घुलनशीलता तेजी से कम हो जाती है (नमक लगाना - सेचेनोव का नियम)
सोखना: अवशोषण के विपरीत, सोखना संपर्क चरणों के इंटरफेस पर किसी पदार्थ के अवशोषण से जुड़ा होता है। सोखना के दौरान, एक सोखना को प्रतिष्ठित किया जाता है - एक पदार्थ जिसकी सतह पर सोखना होता है और एक सोखना - एक घटक जो सोखना की सतह पर केंद्रित होता है। सोखना होता है:
भौतिक - अंतर-आणविक संपर्क की ताकतों और एच बांड (ई = 4-40 केजे / एमओएल) के गठन के कारण। इसकी कम ऊर्जा के कारण, भौतिक सोखना हमेशा प्रतिवर्ती होता है और इसके साथ एक्ज़ोथिर्मिसिटी होती है।
रासायनिक - प्रतिवर्ती नहीं, adsorbent और adsorbate (Ew = 400 kJ / mol) की रासायनिक बातचीत से जुड़ा हुआ है।
व्यवहार में, ठोस adsorbents (कालिख, सक्रिय कार्बन, अनाकार SiO 2, Al 2 O 3, आदि) का उपयोग अक्सर गैसों, वाष्प और घुलनशील पदार्थों को अवशोषित करने के लिए किया जाता है। मात्रात्मक रूप से, सोखना विशिष्ट सोखना जी द्वारा विशेषता है - प्रति इकाई सतह या ठोस सोखना के द्रव्यमान में अवशोषित पदार्थ की संतुलन मात्रा
G = n / m [mmol / Gads] [meq / Gads] [mg / Gads]
सोखना एक विशुद्ध रूप से सतह की प्रक्रिया है - सॉर्बेड पदार्थ के अणु एक मोनोमोलेक्यूलर परत के साथ सोखने वाले की सतह को कवर करते हैं। सॉर्बेंट के सक्रिय केंद्रों पर सोर्शन होता है: क्रिस्टलीय सॉर्बेंट्स के लिए प्रोट्रूशियंस, डिप्रेशन, केशिकाएं, दरारें, किनारों, कोनों।
ठोस सॉर्बेंट्स में अवशोषित गैस या वाष्प की मात्रा निम्नलिखित कारकों पर निर्भर करती है: सॉर्बेंट की प्रकृति और सतह क्षेत्र, अवशोषित गैस या वाष्प की प्रकृति, गैस की एकाग्रता या घनत्व (वाष्प)। क्रिस्टलीय सोखना के लिए, विशिष्ट सतह 10m 2 तक है। झरझरा सॉर्बेंट्स के लिए, विशिष्ट सतह क्षेत्र 10 3, 10 5 मीटर 2 / जी तक पहुंच सकता है। विशिष्ट सतह क्षेत्र जितना बड़ा होगा, शर्बत उतना ही अधिक सक्रिय होगा। गैस या वाष्प की सोखने की क्षमता, सॉर्बेंट सतह के लिए इसकी आत्मीयता से निर्धारित होती है: ध्रुवीय अणु ध्रुवीय सॉर्बेंट्स पर बेहतर रूप से अवशोषित होते हैं (जल वाष्प SiO 2 सिलिका जेल द्वारा अवशोषित होता है); गैर-ध्रुवीय शर्बत (सक्रिय कार्बन वाले तेल) पर गैर-ध्रुवीय पदार्थ। एक बहुघटक गैस मिश्रण के भौतिक सोखने के मामले में, गैस जो अधिक आसानी से संपीड़ित होती है (क्वथनांक में वृद्धि) बेहतर अवशोषित होती है। चूंकि भौतिक सोखना एक ऊष्माक्षेपी प्रक्रिया है, इसलिए तापमान में वृद्धि के साथ, ले चेटेलियर सिद्धांत के अनुसार, सोखना की दक्षता तेजी से घट जाती है। लैंगव्यू इज़ोटेर्म द्वारा एकाग्रता (दबाव) पर विशिष्ट सोखना की निर्भरता का वर्णन किया गया है
जी = जी अनंत * केएस / 1 + केएस, जी = अल्फा * एस / 1 + वेट्टा * एस, जहां
G अनंत अधिकतम विशिष्ट सोखना है, K सोखना संतुलन का स्थिरांक है, C समाधान में स्थापित संतुलन एकाग्रता है।
समाधान में कम सांद्रता पर, हर को उपेक्षित किया जा सकता है<<1, тогда уравнение принимает вид Г = Г бесконеч КС, т е удельная адсорбция прямо пропорциональна равновесной концентрации. При очень больших С, КС>> 1 तो विशिष्ट सोखना Г => Г अनंत है
इस प्रकार, लैंगव्यू इज़ोटेर्म का रूप है
सोखना एक ठोस अवशोषक (शोषक) की सतह द्वारा गैस या तरल मिश्रण के एक या अधिक घटकों के चयनात्मक अवशोषण की प्रक्रिया है।
एक सतत माध्यम (गैस, तरल) में निहित अवशोषित घटक (पीसी) को एक शर्बत में निहित एक सोखना कहा जाता है - एक सोखना। सोखना प्रक्रिया गर्मी की रिहाई के साथ होती है, जिसका मूल्य सतह के साथ सोखने वाले अणुओं की बातचीत की प्रकृति पर निर्भर करता है। तदनुसार, भौतिक और रासायनिक सोखना के बीच एक अंतर किया जाता है।
भौतिक अधिशोषण वैन डेर वाल्स बलों की क्रिया के कारण होता है। सोखने के दौरान निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा लगभग वाष्पीकरण की ऊष्मा (सरल अणुओं के लिए 1-5 kcal / mol और बड़े अणुओं के लिए 10-20 kcal / mol) के मूल्यों से मेल खाती है। भौतिक सोखना एक प्रतिवर्ती प्रक्रिया है। रासायनिक सोखना एक अपरिवर्तनीय प्रक्रिया है। रासायनिक सोखने के दौरान निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा एक रासायनिक प्रतिक्रिया (10-100 kcal / mol) की ऊष्मा की मात्रा के करीब होती है। बढ़ते तापमान के साथ रासायनिक सोखना बढ़ता है, बढ़ते तापमान के साथ भौतिक सोखना कम हो जाता है - desorption होता है।
सोखना का उपयोग अवांछित अशुद्धियों से गैस (तरल) मिश्रण को शुद्ध करने या इस अशुद्धता को लक्षित उत्पाद के रूप में अलग करने के लिए किया जाता है; दोनों लक्ष्यों को एक साथ लागू करना इष्टतम है, अर्थात। अपशिष्ट मुक्त करने के लिए प्रौद्योगिकी का सन्निकटन। विभिन्न घटकों के अवशोषण की चयनात्मकता के कारण, सोखना सबसे प्रभावी पृथक्करण प्रक्रियाओं में से एक है। इसी समय, यह एक विषम रासायनिक प्रतिक्रिया के चरणों में से एक है - उत्प्रेरक या गैर-उत्प्रेरक।
अधिशोषण करने के बाद, अधिशोषक का अवशोषण हो जाता है। इससे पीसी को सॉर्बेंट (अक्सर लक्षित उत्पाद) से निकालना और इससे मुक्त सॉर्बेंट का पुन: उपयोग करना संभव हो जाता है। इसके लिए, इसके सोखना गुणों को बहाल करने के लिए शर्बत को सक्रिय करना आवश्यक है। सोखने वाले के अवशोषण और सक्रियण के चरण इसके पुनर्जनन का प्रतिनिधित्व करते हैं।
रासायनिक प्रौद्योगिकी में सोखना का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है:
गैसों को सुखाने और लक्षित घटकों की रिहाई के साथ उनकी सफाई के लिए;
गैस या तरल मिश्रण से सॉल्वैंट्स के निष्कर्षण (पुनर्जनन) के लिए;
समाधान के स्पष्टीकरण के लिए;
गैस उत्सर्जन और अपशिष्ट जल के उपचार के लिए;
विश्लेषणात्मक उद्देश्यों के लिए (क्रोमैटोग्राफी विधि)।
सोखना प्रक्रिया की सफलता काफी हद तक सोखना की पसंद से निर्धारित होती है।
adsorbents के लिए बुनियादी आवश्यकताएं: चयनात्मकता; संभवतः सबसे बड़ी अवशोषण क्षमता; स्वीकार्य लागत और उपलब्धता; desorption और उत्थान में आसानी; उच्च यांत्रिक शक्ति; उपयोग में आसानी; उपकरण तत्वों पर अतुलनीयता, कम क्षरण प्रभाव।
उच्च अवशोषण क्षमता की आवश्यकता के अनुसार, अधिशोषक अक्सर अत्यधिक झरझरा ठोस होते हैं जिनका उपयोग अनाज के रूप में एक मिलीमीटर के अंश से लेकर कई मिलीमीटर तक के आकार में किया जाता है।
आकार के आधार पर, माइक्रोप्रोर्स, इंटरमीडिएट पोर्स (मेसोपोर्स), मैक्रोप्रोर्स को प्रतिष्ठित किया जाता है। माइक्रोप्रोर्स में 20 (1 Å = 10-10 मीटर) की त्रिज्या वाले छिद्र शामिल होते हैं, वे पीसी अणुओं के आकार के साथ तुलनीय होते हैं। विशिष्ट सतह क्षेत्र कई सौ से 2000 m2 / h तक होता है।
मध्यवर्ती छिद्रों को 20 से 1000-2000 के त्रिज्या के साथ माना जाता है; यहाँ विशिष्ट सतह क्षेत्र 10 से 500 m2 / h तक है। यह माना जाता है कि मेसोपोर्स दो भूमिका निभाते हैं: सोखना उचित और परिवहन (पीए अणुओं का माइक्रोप्रोर्स में स्थानांतरण)।
मैक्रोपोर्स (उनकी त्रिज्या 2000 से अधिक है) में एक छोटा विशिष्ट सतह क्षेत्र (कई वर्ग मीटर प्रति ग्राम तक) होता है। उनकी मुख्य भूमिका परिवहन है: पीसी का सूक्ष्म और मेसोपोर्स में स्थानांतरण। सबसे आम औद्योगिक शर्बत में शामिल हैं: सक्रिय कार्बन (एसी), सिलिका जैल और एलुमोगेल, जिओलाइट्स, आयन एक्सचेंजर्स।
सोखने के दौरान, गैस या वाष्प के अणु आकर्षण के आणविक बलों के प्रभाव में सोखना की सतह पर केंद्रित होते हैं। यह प्रक्रिया अक्सर रासायनिक अंतःक्रिया के साथ-साथ ठोस सोखना के केशिका छिद्रों में भाप के संघनन के साथ होती है। सोखना का अभी भी कोई आम तौर पर स्वीकृत सिद्धांत नहीं है। एक व्यापक दृष्टिकोण के अनुसार, अधिशोषक अणुओं के आवेशों और रखे जाने वाले पदार्थ की परस्पर क्रिया के कारण विद्युत बलों की क्रिया के तहत सोखना होता है। एक अन्य सिद्धांत के अनुसार, सोखने वाले बल रासायनिक प्रकृति के होते हैं और उनकी प्रकृति को सोखने वाले की सतह पर मुक्त संयोजकता की उपस्थिति से समझाया जाता है। सोखने वाले बलों की प्रकृति के बावजूद, चरणों के बीच संपर्क के पर्याप्त समय के साथ, सोखना संतुलन होता है, जिस पर सोखने वाले पदार्थ एक्स की एकाग्रता (किलो / किग्रा सोखना में) और इसकी एकाग्रता के बीच एक निश्चित संबंध स्थापित होता है। Y अधिशोषक के संपर्क में चरण में:
जहाँ Y संतुलन सांद्रता (वाष्प-गैस मिश्रण या घोल के निष्क्रिय भाग का किग्रा / किग्रा) है;
ए और एन प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित गुणांक हैं, और एन 1।
निर्भरता (1) एक निश्चित तापमान से मेल खाती है और एक वक्र द्वारा दर्शाया जाता है जिसे सोखना इज़ोटेर्म कहा जाता है।
कुछ पदार्थों का अधिशोषण समताप रेखा चित्र में दिखाया गया है। 1. अंजीर। 1. सोखना इज़ोटेर्म्स
(जी 20 डिग्री सेल्सियस पर):
1 - एथिल ईथर के लिए; 2 - एथिल अल्कोहल के लिए; बेंजीन के लिए 3.
स्थिर ताप पर मिश्रण में अधिशोषित पदार्थ की सान्द्रता उसके दाब के समानुपाती होती है। इसलिए, समीकरण (1) को के रूप में दर्शाया जा सकता है
जहाँ A1 आनुपातिकता गुणांक है;
पी वाष्प-गैस मिश्रण में अवशोषित पदार्थ का संतुलन दबाव है।
सोखना प्रक्रिया के पाठ्यक्रम को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक हैं: सोखना के गुण, तापमान, दबाव, अवशोषित पदार्थों के गुण और उस चरण की संरचना जिससे वे सोखते हैं। बढ़ते तापमान के साथ संतुलन एकाग्रता X घटती है और बढ़ते दबाव के साथ बढ़ती है। इस प्रकार, घटते तापमान या बढ़ते दबाव के साथ सोखना तेज हो जाता है। वही कारक विपरीत दिशा में सोखने की प्रक्रिया को प्रभावित करते हैं, आमतौर पर सोखने के बाद किया जाता है। सोखने वाले के तापमान में वृद्धि और इसके ऊपर के दबाव में कमी के साथ-साथ वाष्प को सोखने वाले पदार्थ को विस्थापित करते हुए, सोखने वाले के माध्यम से वाष्प को पारित किया जाता है। Adsorbents को स्थिर और गतिशील गतिविधि की विशेषता है। ऑपरेशन की एक निश्चित अवधि के बाद, adsorbent निकाले गए घटक को पूरी तरह से अवशोषित करना बंद कर देता है और घटक adsorbent बिस्तर के माध्यम से "फिसलना" शुरू कर देता है। इस क्षण से, निवर्तमान भाप-गैस मिश्रण में घटक की सांद्रता संतुलन की शुरुआत तक बढ़ जाती है। सोखने की शुरुआत से लेकर "सफलता" की शुरुआत तक के समय के दौरान सोखने वाले के वजन (या आयतन) की एक इकाई द्वारा अवशोषित पदार्थ की मात्रा सोखने वाले की गतिशील गतिविधि को निर्धारित करती है। सोखना की शुरुआत से लेकर संतुलन की स्थापना तक के समय के दौरान सोखने वाले की समान मात्रा द्वारा अवशोषित पदार्थ की मात्रा स्थिर गतिविधि की विशेषता है। अधिशोषक की गतिविधि गैस के तापमान और उसमें अवशोषित घटक की सांद्रता पर निर्भर करती है। गतिशील गतिविधि हमेशा कम स्थिर होती है; इसलिए, adsorbent की खपत इसकी गतिशील गतिविधि से निर्धारित होती है। सोखना प्रक्रियाओं को समय-समय पर या लगातार किया जाता है। यदि अधिशोषक उपकरण के माध्यम से चलता है, तो सोखना लगातार होता है और प्रक्रिया का भौतिक संतुलन समीकरण (2) द्वारा व्यक्त किया जाता है, जो सभी बड़े पैमाने पर स्थानांतरण प्रक्रियाओं के लिए सामान्य है। एक स्थिर अधिशोषक के तल में अधिशोषण एक आवधिक प्रक्रिया है जिसमें अधिशोषक में अवशोषित पदार्थ की सांद्रता समय और स्थान में बदल जाती है। M = G (Y1-Y2) = L (X1-X2) पदार्थ की मात्रा G × dY × dt देता है। उसी समय के दौरान, परत तत्व में अवशोषित पदार्थ की सांद्रता dx बढ़ जाती है और dH ऊँचाई वाली परत द्वारा अवशोषित पदार्थ की मात्रा S × dH × r × dX होती है, जहाँ S अधिशोषक क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र होता है, r अधिशोषक का थोक घनत्व है। तब भौतिक संतुलन समीकरण का रूप होगा: - G × dY × dt = S × dH × r × dX (3) या
प्रक्रिया सोखनाएक माध्यम द्वारा अवशोषण है - अन्य वातावरण के तरल या ठोस शरीर - पदार्थ, गैस या अन्य तरल पदार्थ। वह पदार्थ जो पर्यावरण को अवशोषित करता है - शर्बत... एक पदार्थ, गैस या तरल जो शर्बत द्वारा अवशोषित किया जाता है, कहलाता है सोर्बेटया सॉर्बटिव।
सोखना की घटना को कुछ मीडिया के अवशोषण के तंत्र के आधार पर, सोखना, अवशोषण, रसायन विज्ञान और केशिका संघनन में विभाजित किया गया है।
सोखनातथा अवशोषणएक पदार्थ को दूसरे में कैसे वितरित किया जाता है, इसमें भिन्नता है। अवशोषण के दौरान, पदार्थ का अवशोषण और वितरण तरल शोषक के पूरे आयतन में होता है। सोखना के दौरान, ठोस, तरल या गैसीय सॉर्बेट सोखना चरण (ठोस या तरल की सतह पर) के इंटरफेस में जमा हो जाता है।
- भौतिक सोखना प्रतिष्ठित है, जिसमें सोखना की सतह पर पदार्थों का संचय गैर-विशिष्ट अंतर-आणविक बलों के कारण होता है जो पदार्थों की प्रकृति पर निर्भर नहीं करते हैं।
- रसायन अधिशोषण (या रासायनिक सोखना) सोखने की प्रक्रिया है जिसमें शर्बत और अवशोषित पदार्थ के बीच रासायनिक परिवर्तन होते हैं।
- एक ठोस सॉर्बेंट की सतह पर एक तरल में घुले पदार्थों का सोखना इंटरफेस पर अंतर-आणविक बलों में अंतर के कारण होता है। जब सोख लिया जाता है, तो वे छोड़ देते हैं अणुओं के बीच दो प्रकार की बातचीत:
- विलेय अणु अधिशोषक की सतह के अणुओं या परमाणुओं के साथ परस्पर क्रिया करते हैं;
- विलेय अणु जलयोजन के दौरान पानी के साथ परस्पर क्रिया करते हैं।
स्टेटिक और डायनेमिक सोरेशन कॉन्सेप्ट्स
पर स्थैतिक सोखनागैस या तरल संपर्क के रूप में अवशोषित पदार्थ या एक स्थिर शर्बत के साथ मिलाता है। मिक्सिंग डिवाइस वाले उपकरणों में स्टेटिक सोरप्शन का एहसास होता है।
पर गतिशील सोखनाएक अवशोषित मोबाइल तरल या गैसीय चरण को सॉर्बेंट परत के माध्यम से पारित किया जाता है। द्रवित बिस्तर और विभिन्न प्रकार के फिल्टर वाले उपकरणों में गतिशील सोखना का एहसास होता है।
शर्बत के प्रकार के आधार पर, शर्बत की स्थिर और गतिशील गतिविधि को प्रतिष्ठित किया जा सकता है। स्थैतिक शर्बत गतिविधिसंतुलन तक पहुँचने के क्षण में सॉर्बेंट के प्रति इकाई द्रव्यमान में अवशोषित पदार्थ की मात्रा है। जिन शर्तों के तहत संतुलन हासिल किया जाता है वे हैं तरल का निरंतर तापमान और पदार्थ की प्रारंभिक सांद्रता।
शर्बत की गतिशील गतिविधिको या तो अवशोषित पदार्थ के पारित होने की शुरुआत से उसकी सफलता तक के समय के रूप में परिभाषित किया जाता है, अर्थात, सॉर्बेंट परत से परे जाना, या प्रति यूनिट मात्रा या सॉर्बेंट के द्रव्यमान की सफलता तक अवशोषित पदार्थ की सीमित मात्रा के रूप में परिभाषित किया जाता है। अवशोषित पदार्थ शर्बत परत के माध्यम से।
औद्योगिक प्रकार के adsorbers में, शर्बत की गतिशील गतिविधि सीमा में होती है 45-90% .
वास्तविक परिस्थितियों में, शर्बत प्रक्रियाएं एक गतिशील प्रकार के अनुसार आगे बढ़ती हैं, क्योंकि यह उत्पादन प्रक्रिया के स्वचालन और इसकी निरंतरता के लिए अधिक स्वीकार्य है।
सॉर्बेंट द्वारा अवशोषित पदार्थ की मात्रा और संतुलन के समय समाधान में शेष पदार्थ के बीच संबंध वितरण कानून का पालन करता है।
सोखना प्रक्रिया की गति को प्रभावित करने वाले लक्षण:
- सॉर्बेट एकाग्रता;
- विलेय की प्रकृति और रासायनिक संरचना;
- पानी का तापमान;
- सोखना के प्रकार और गुण।
सोखना प्रक्रिया में तीन चरण होते हैं:
- समाधान में निहित पदार्थों को सोखने वाले अनाज (बाहरी प्रसार क्षेत्र में) की सतह पर स्थानांतरित करना;
- सोखना प्रक्रिया;
- अधिशोषक के दानों के अंदर पदार्थ का स्थानांतरण (अंतर्विभाजन क्षेत्र में)।
यह माना जाता है कि अधिशोषण उच्च दर पर होता है और अधिशोषण की अवस्था प्रक्रिया की दर को सीमित नहीं करती है। इसलिए, बाहरी या आंतरिक प्रसार को सीमित चरण माना जाता है। ऐसे मामले हो सकते हैं जब प्रक्रिया दोनों प्रसार चरणों तक सीमित हो।
बाह्य विसरण के क्षेत्र में द्रव्य के द्रव्यमान स्थानान्तरण की दर प्रवाह के विक्षोभ के परिमाण पर अर्थात् द्रव प्रवाह की गति पर निर्भर करती है।
इंट्राडिफ्यूजन क्षेत्र में बड़े पैमाने पर स्थानांतरण की तीव्रता काफी हद तक सोखने वाले की विशेषताओं पर निर्भर करती है - इसका प्रकार, ताकना आकार, आकार और अनाज का आकार, अवशोषित पदार्थ के अणुओं के आकार पर, द्रव्यमान चालकता के गुणांक पर।
उन परिस्थितियों की पहचान करना संभव है जिनके तहत अपशिष्ट जल का सोखना उपचार इष्टतम दर से आगे बढ़ता है।
सोखना की हाइड्रोडायनामिक मोड आंतरिक प्रसार के क्षेत्र में सीमित होना चाहिए। वांछित संरचना के साथ एक सोखने वाले के चयन के साथ और इसके अनाज के आकार में कमी के साथ इंट्राडिफ्यूजन क्षेत्र का प्रतिरोध कम हो जाता है।
सोखने वाले अनाज की गति और व्यास के अनुमानित मापदंडों को बराबर लिया जाता है 1.8 मीटर / घंटातथा डी एस = 2.5 मिमीक्रमश। यदि अनाज का व्यास dz अनुशंसित एक से कम है, तो प्रक्रिया बाहरी प्रसार के क्षेत्र में सीमित है, यदि यह बड़ा है, तो इंट्राडिफ्यूजन क्षेत्र में।
आर्गेल
सोखना(अक्षांश से। विज्ञापन - पर, पर और sorbeo - मैं अवशोषित), K.-L द्वारा अवशोषण। किसी तरल या ठोस की सतह परत द्वारा गैसीय माध्यम या घोल से पदार्थ। उदाहरण के लिए, यदि कोयले का एक टुकड़ा एसिटिक एसिड के जलीय घोल में रखा जाता है, तो ए होगा - घोल में एसिड की मात्रा कम हो जाएगी, एसिड के अणु कोयले की सतह पर केंद्रित होंगे। ए और अवशोषण -शरीर की मात्रा में अवशोषण, सामान्य शब्द द्वारा संयुक्त होते हैं सोखना 18 वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में ए की घटना का अध्ययन किया जाने लगा। ( शीले, 1773), हालांकि इसमें कोई संदेह नहीं है कि प्राचीन काल से मानव जाति की व्यावहारिक गतिविधियों में पुरातत्व का उपयोग किया जाता रहा है। ए का सिद्धांत बहुघटक विषम प्रणालियों के एक अधिक सामान्य सिद्धांत का हिस्सा है, जिसकी नींव डब्ल्यू द्वारा रखी गई थी। GIBBS(1876)। ए की घटना सतह परत में पदार्थ के विशेष गुणों से निकटता से संबंधित है। उदाहरण के लिए, तरल-वाष्प इंटरफेस पर पड़े अणुओं को तरल में खींचा जाता है, क्योंकि वे वाष्प के अणुओं की तुलना में तरल के आयतन में अणुओं से अधिक आकर्षण का अनुभव करते हैं, जिसकी सांद्रता सांद्रता से कई गुना कम होती है। तरल का। यह आंतरिक आकर्षण सतह को अनुबंधित करने और परिमाणित करने का कारण बनता है सतह तनाव।इसी कारण से किसी अन्य पदार्थ के अणु, जो सतह के पास होते हैं, आकर्षित होंगे और A. A के बाद, आंतरिक आकर्षण आंशिक रूप से सोखना परत और सतह की ओर से आकर्षण द्वारा मुआवजा दिया जाता है तनाव कम हो जाता है। गिब्स ने पृष्ठ तनाव में परिवर्तन के साथ A. के मान को जोड़ने वाला एक सूत्र निकाला। वे पदार्थ, जो पृष्ठ तनाव को बहुत कम कर देते हैं, आमतौर पर सर्फेक्टेंट कहलाते हैं।
वह पदार्थ जिसकी सतह पर A. होता है, अधिशोषक कहलाता है, और बल्क प्रावस्था से अवशोषित होने वाला पदार्थ अधिशोषक कहलाता है। अधिशोषक अणु और अधिशोषक के बीच अन्योन्यक्रिया की प्रकृति के आधार पर, A. को आमतौर पर भौतिक A. और रसायन अधिशोषण में विभाजित किया जाता है। कम टिकाऊ भौतिक ए, सोखना अणुओं में महत्वपूर्ण परिवर्तनों के साथ नहीं है। यह इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन की ताकतों के कारण होता है जो अणुओं को तरल पदार्थ और कुछ क्रिस्टल में बांधते हैं और अत्यधिक संपीड़ित गैसों के व्यवहार में प्रकट होते हैं। रसायन अधिशोषण के दौरान, अधिशोषक और अधिशोषक अणु रासायनिक यौगिक बनाते हैं। ए। अक्सर भौतिक और रासायनिक दोनों बलों द्वारा निर्धारित किया जाता है; इसलिए, ए की भौतिकी और रसायन विज्ञान के बीच कोई स्पष्ट सीमा नहीं है।
भौतिक रूप से अधिशोषित अणु सतह पर कम या ज्यादा स्वतंत्र रूप से चलते हैं, जबकि उनके गुण अक्सर गैस की एक बहुत पतली परत के समान होते हैं, तथाकथित। द्वि-आयामी गैस। वे दो-आयामी तरल या दो-आयामी ठोस की एक परत बनाने, समूहों में एकत्र कर सकते हैं। अधिशोषित अणु सतह को जल्दी या बाद में छोड़ देते हैं - वे उतर जाते हैं। जिस समय के दौरान अणु सतह पर होता है उसे समय ए कहा जाता है। टाइम्स ए बहुत व्यापक सीमाओं के भीतर उतार-चढ़ाव कर सकता है। ए की दर (क्रमशः, desorption की दर) समय की प्रति इकाई सोखने वाले (या desorbed) अणुओं की संख्या है, मात्रा के दोनों मान सतह की एक इकाई या adsorbent के द्रव्यमान को संदर्भित करते हैं। रसायन विज्ञान की दर, किसी भी रासायनिक प्रक्रिया की दर की तरह, अक्सर बढ़ते तापमान के साथ बढ़ जाती है (तथाकथित सक्रिय ए।, देखें। रसायन विज्ञान). यदि A. और विशोषण की दरें एक-दूसरे के बराबर हों, तो यह कहा जाता है कि अधिशोषण संतुलन स्थापित हो गया है। संतुलन की स्थिति में, अधिशोषित अणुओं की संख्या मनमाने ढंग से लंबे समय तक स्थिर रहती है, यदि बाहरी स्थितियां (दबाव, तापमान, आदि) अपरिवर्तित रहती हैं।
अधिशोषित अणु न केवल अधिशोषक की सतह के साथ-साथ चलते हैं, बल्कि कंपन भी करते हैं, कभी-कभी सतह के पास आते हैं, फिर उससे दूर जाते हैं। तापमान जितना अधिक होगा, कंपन गति उतनी ही तीव्र होगी, और इसलिए, इस तरह के कंपन की प्रक्रिया में सतह के साथ अणु के बंधन को तोड़ने और अणु के विलुप्त होने की संभावना उतनी ही अधिक होगी। इसके कारण, जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, A का समय और सोखने वाले अणुओं की संतुलन मात्रा कम हो जाती है।
मात्रा में adsorbate की एकाग्रता या दबाव में वृद्धि के साथ, adsorbent की सतह पर adsorbate अणुओं के हिट की आवृत्ति बढ़ जाती है; इसके अनुपात में, ए की दर बढ़ जाती है और सोखने वाले अणुओं की संतुलन मात्रा बढ़ जाती है। संतुलन की निर्भरता के वक्र A. स्थिर तापमान पर adsorbate की एकाग्रता या दबाव पर A. isotherms कहलाते हैं।
यदि अधिशोषक सतह को एक अणु मोटी परत से ढक देता है, तो A. को मोनोमोलेक्युलर कहा जाता है। मोनोमोलेक्यूलर ए का सबसे सरल इज़ोटेर्म मूल से निकलने वाली एक सीधी रेखा है, जहां एब्सिस्सा अक्ष पर सोखना का दबाव प्लॉट किया जाता है आर,और कोटि अक्ष पर सतह भरने की डिग्री , अर्थात्, अधिशोषित अणुओं से आच्छादित सतह का अंश। यह तथाकथित है। हेनरी इज़ोटेर्म:
आनुपातिकता गुणांक k मुख्य रूप से तापमान और सोखना की प्रकृति पर निर्भर करता है - सोखना अंतःक्रिया।
हेनरी का समीकरण एक सजातीय सतह के लिए भरने की बहुत कम डिग्री पर मान्य है। जैसे-जैसे भरने की मात्रा बढ़ती है, सोखने वाले अणुओं के बीच की बातचीत और उनकी सतह की गतिशीलता की तीव्रता तेजी से महत्वपूर्ण भूमिका निभाने लगती है। यदि अधिशोष्य अणु एक दूसरे के प्रति आकर्षित होते हैं, तो प्रत्येक नव अधिशोषित अणु अधिशोष्य और पूर्व अधिशोषित अणुओं दोनों के आकर्षण का अनुभव करेगा। इसलिए, जैसे-जैसे सतह भर जाती है, सोखने वाले अणु को धारण करने वाले बलों में वृद्धि होगी और ए के लिए स्थितियां अधिक से अधिक अनुकूल होंगी। इस मामले में, जैसे-जैसे दबाव बढ़ता है, इज़ोटेर्म तेज और तेज हो जाता है (देखें। वक्र १ ) हालांकि, चूंकि सतह नए सोखने वाले अणुओं से भर जाती है, इसलिए सतह पर एक मुक्त (अन्य सोखना अणुओं द्वारा कब्जा नहीं किया गया) स्थान ढूंढना अधिक कठिन हो जाता है। इसलिए, बढ़ते दबाव के साथ, ए की वृद्धि धीमी हो जाती है और कवरेज की डिग्री एक के बराबर स्थिर हो जाती है (देखें। वक्र २ , जो अधिशोष्य अणुओं के पारस्परिक आकर्षण के अभाव में अभिलक्षित है)। यदि ये दोनों कारक कार्य करते हैं, तो अवतल-उत्तल समतापी प्राप्त होते हैं (देखें। वक्र 3 ).
उत्तल समतापी (देखें। वक्र २ ) को अक्सर लैंगमुइर समीकरण द्वारा वर्णित किया जाता है
यहाँ एक -- सोखना गुणांक, भौतिक अर्थ में हेनरी के स्थिरांक k . के समान . लैंगमुइर समीकरण एक सजातीय सतह पर मोनोमोलेक्यूलर ए के लिए मान्य है यदि एक दूसरे के लिए सोखने वाले अणुओं का आकर्षण और सतह के साथ उनकी गतिशीलता की उपेक्षा की जा सकती है।
दबाव में और वृद्धि के साथ, दूसरी, तीसरी, आदि परतें भर जाती हैं, यानी, पॉलीमोलेक्यूलर ए होता है। यदि सोखने वाले में संकीर्ण छिद्र होते हैं और सोखना द्वारा गीला किया जाता है (देखें। गीला), फिर सोखना के संतृप्त वाष्प दबाव से कम दबाव पर छिद्रों में संक्षेपण हो सकता है। इस घटना को कहा जाता है केशिका संघनन।सतह ठोस अधिशोषकअक्सर यह सोखना गुणों के संदर्भ में विषम होता है: कुछ सतह क्षेत्र बेहतर सोखते हैं, अन्य बदतर। कम दबाव पर, सतह के सबसे सक्रिय क्षेत्रों में ए प्रबल होता है, दबाव में वृद्धि के साथ, कम सक्रिय क्षेत्र भर जाते हैं। हालांकि, कड़ाई से बोलते हुए, आंदोलन पूरी सतह पर एक साथ होता है, और प्रयोगात्मक रूप से प्राप्त इज़ोटेर्म इज़ोटेर्म का योग होता है, जिनमें से प्रत्येक एक निश्चित प्रकार की सतह से मेल खाती है। इसके कारण, मोनोमोलेक्यूलर ए के प्रायोगिक इज़ोटेर्म्स वक्रों से काफी भिन्न हो सकते हैं।
लगभग हमेशा एल्यूमीनियम की प्रक्रिया गर्मी की रिहाई के साथ होती है, जिसे ए की गर्मी कहा जाता है। हालांकि ए की गर्मी एकमात्र कारक नहीं है जो ए की ताकत की विशेषता है, हालांकि, अधिक बार नहीं, मजबूत ए।, इसकी गर्मी जितनी अधिक होगी। रसायनिक अधिशोषण की ऊष्मा आमतौर पर कई दहाई होती है किलो कैलोरी / मोल,भौतिक ए की गर्मी शायद ही कभी 10 . से अधिक हो किलो कैलोरी / मोल(40 केजे / मोल) जैसे ही अमानवीय सतह भर जाती है, ए की गर्मी आमतौर पर कम हो जाती है। बहुआण्विक A के क्षेत्र में जाने पर, A. की ऊष्मा कम होकर अधिशोष्य के संघनन की ऊष्मा के मान के निकट हो जाती है।
A. गैसीय, तरल और ठोस पिंडों के बीच ऊष्मा विनिमय में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। उदाहरण के लिए, गर्म सतह पर सोखने वाले गैस के अणु सतह के तापमान के अनुरूप ऊर्जा प्राप्त करते हैं, और desorption के बाद वे इस ऊर्जा को अन्य गैस अणुओं को गर्म करते हुए प्रदान करते हैं। यह एकमात्र नहीं बल्कि महत्वपूर्ण गर्मी हस्तांतरण तंत्र है।
ए कोलाइडल सिस्टम के स्थिरीकरण में निर्णायक कारकों में से एक है (देखें। फैलाव प्रणाली, मिसेल, जमावट) और विषम प्रणालियों में प्रतिक्रियाओं के सबसे महत्वपूर्ण चरणों में से एक, विशेष रूप से विषम उत्प्रेरण में (देखें। टोपोकेमिकल प्रतिक्रियाएं, कटैलिसीस) जैविक प्रणालियों में, ए पर्यावरण से विभिन्न पदार्थों के सबमाइक्रोस्कोपिक कोलाइडल संरचनाओं, ऑर्गेनेल, कोशिकाओं और ऊतकों द्वारा अवशोषण का पहला चरण है; जैविक झिल्ली का कामकाज, एक सब्सट्रेट के साथ एंजाइमों की बातचीत के पहले चरण, के खिलाफ सुरक्षात्मक प्रतिक्रियाएं विषाक्त पदार्थ, और अवशोषण प्रक्रियाएं सभी ए के साथ जुड़ी हुई हैं। कई adsorbents (सक्रिय कार्बन, काओलिन, आयन एक्सचेंजर्स, आदि) एंटीडोट्स के रूप में काम करते हैं, शरीर से हानिकारक पदार्थों को अवशोषित और हटाते हैं जो जठरांत्र संबंधी मार्ग में प्रवेश कर चुके हैं। A. का उपयोग गैस और तरल मिश्रण को अलग करने, गैसों और तरल पदार्थों को सुखाने और साफ करने के लिए किया जाता है (उदाहरण के लिए, गैस मास्क में हवा की सफाई)। ए के सबसे प्राचीन उपयोगों में से एक शराब का शुद्धिकरण है। विज्ञान और प्रौद्योगिकी में, विश्लेषण की क्रोमैटोग्राफिक पद्धति ने ए के विश्लेषण किए गए मिश्रण के घटकों की विभिन्न क्षमता के आधार पर बहुत महत्व प्राप्त कर लिया है (देखें। क्रोमैटोग्राफी). ए का उपयोग जैविक रूप से सक्रिय पदार्थों - विटामिन, एंजाइम, हार्मोन, एंटीबायोटिक्स आदि को प्राप्त करने और शुद्ध करने के लिए भी किया जाता है।
कपड़ों की रंगाई करते समय, छपाई उद्योग ए डाई अणुओं से संबंधित होता है। पॉलिमर के उत्पादन में, adsorbents फिलर्स के रूप में काम करते हैं। वैक्यूम तकनीक में, ए। पंप किए गए उपकरणों की दीवारों पर पंपिंग दर को धीमा कर देता है और वैक्यूम को खराब कर देता है; हालांकि, दूसरी ओर, विभिन्न सॉर्प्शन पंपों की कार्रवाई घटना पर आधारित है ए। रेडियो-इलेक्ट्रॉनिक में उद्योग, ए का उपयोग अर्धचालक उपकरणों के विद्युत गुणों को स्थिर करने के लिए किया जाता है। सामान्य तौर पर, सभी घटनाओं और प्रक्रियाओं में जहां सतह के गुण आवश्यक होते हैं, ए एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
अवशोषण(अक्षांश। अवशोषण - अवशोषण, अवशोषक से - मैं अवशोषित), तरल पदार्थों द्वारा गैस मिश्रण से पदार्थों का अवशोषण। प्रौद्योगिकी में, ए का उपयोग आमतौर पर गैस मिश्रण से एक घटक निकालने के लिए किया जाता है। अवशोषण, या यों कहें कि किसी द्रव से किसी द्रव के द्वारा किसी घटक का निष्कर्षण भी A कहलाता है; अब इस प्रक्रिया को कहा जाता है निष्कर्षण।ए में, शोषक अपनी पूरी मात्रा के साथ अवशोषित करता है। ए की दर इस बात पर निर्भर करती है कि गैस मिश्रण में अवशोषित गैस की सांद्रता घोल के ऊपर इस घटक की सांद्रता से कितनी अधिक है। यदि गैस मिश्रण में घुलने वाले घटक की सांद्रता तरल के ऊपर इसकी सांद्रता से कम है, तो घुलने वाले घटक को घोल से मुक्त किया जाता है (देखें। विशोषण). ए। अक्सर अवशोषक के साथ अवशोषित पदार्थ की रासायनिक बातचीत के साथ होता है (देखें। रसायन विज्ञान). A. बढ़ते दबाव और घटते तापमान के साथ सुधार होता है।
कई महत्वपूर्ण औद्योगिक प्रक्रियाएं कार्बन डाइऑक्साइड पर आधारित होती हैं, उदाहरण के लिए, नाइट्रिक, हाइड्रोक्लोरिक और सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन (गैसीय नाइट्रोजन डाइऑक्साइड, हाइड्रोजन क्लोराइड और सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड के पानी द्वारा अवशोषण), सोडा (कार्बन डाइऑक्साइड) का उत्पादन, और हानिकारक अशुद्धियों (हाइड्रोजन सल्फाइड, सल्फर डाइऑक्साइड, कार्बन मोनोऑक्साइड, कार्बन डाइऑक्साइड, आदि) से औद्योगिक अपशिष्ट गैसों की शुद्धि, हाइड्रोकार्बन गैसों और अशुद्धियों का निष्कर्षण (उदाहरण के लिए, तथाकथित गैसोलीन, क्रैकिंग और पायरोलिसिस गैस), साथ ही साथ व्यक्तिगत हाइड्रोकार्बन का पृथक्करण। A. अवशोषण संयंत्रों पर किया जाता है, जिसमें मुख्य उपकरण है अवशोषक
सोर्प्शन(लैटिन सॉर्बियो से - मैं अवशोषित करता हूं), पर्यावरण से किसी पदार्थ के ठोस या तरल द्वारा अवशोषण। अवशोषित करने वाले शरीर को कहा जाता है शर्बत,इसके द्वारा अवशोषित पदार्थ सोर्बेट (या सॉर्बटिव) है। किसी द्रव शर्बत के संपूर्ण द्रव्यमान द्वारा किसी पदार्थ के अवशोषण में अंतर बताइए ( अवशोषण); ठोस या तरल शर्बत की सतह परत ( सोखना). किसी ठोस या गलन के संपूर्ण द्रव्यमान द्वारा गैसीय माध्यम से किसी पदार्थ का अवशोषण भी कहलाता है अवरोधनएस।, अवशोषित पदार्थ के साथ शर्बत की रासायनिक बातचीत के साथ, कहा जाता है रासायनिक अधिशोषणअत्यधिक झरझरा निकायों के साथ एस वाष्प के साथ, अक्सर होता है केशिका संघनन।सोरशन प्रक्रियाओं में, विभिन्न प्रकार के एस आमतौर पर एक साथ आगे बढ़ते हैं। (एस के आवेदन के लिए देखें भूतल घटना, आयन एक्सचेंज, क्रोमैटोग्राफी।) जैविक प्रणालियों में, कोशिकाओं की सतह पर कुछ पदार्थों का एस (सोखना) और इंट्रासेल्युलर संरचनाओं की झिल्लियों के साथ-साथ सेल ऑर्गेनेल और बायोपॉलिमर अणुओं द्वारा एस (अवशोषण) एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। जैविक प्रणालियों को एस की उच्च विशिष्टता (चयनात्मकता) की विशेषता है, जो कि सॉर्बेंट अणुओं के स्थानिक विन्यास की ख़ासियत से निर्धारित होती है। इन बड़े अणुओंसंबंधित सोर्बेट के लिए रिसेप्टर्स के रूप में कार्य करें। सी के उदाहरण पौधों में प्रकाश संश्लेषण के दौरान क्लोरोप्लास्ट द्वारा सीओ 2 अणुओं का बंधन हैं, अमीनो एसिड - एरिथ्रोसाइट्स द्वारा जो उन्हें ऊतक कोशिकाओं में स्थानांतरित करते हैं, इसके प्रति संवेदनशील बैक्टीरिया कोशिकाओं की सतह के लिए एक फेज का लगाव, आदि।
सतह तनाव,चरणों (निकायों) के बीच इंटरफेस की सबसे महत्वपूर्ण थर्मोडायनामिक विशेषता, इस सतह के एक इकाई क्षेत्र के प्रतिवर्ती इज़ोटेर्मल गठन के काम के रूप में परिभाषित। एक तरल अंतरफलक के मामले में P. n. इसे सतह के समोच्च की प्रति इकाई लंबाई में अभिनय करने वाले बल के रूप में मानना वैध है और चरणों के दिए गए संस्करणों के लिए सतह को न्यूनतम तक कम करने की प्रवृत्ति है। जैसा कि आसानी से चलने योग्य सतहों पर लागू होता है, दोनों परिभाषाएं समान हैं, लेकिन पहली बेहतर है, क्योंकि एक स्पष्ट भौतिक अर्थ है। पी. एन. दो संघनित चरणों के बीच इंटरफेस में आमतौर पर इंटरफेसियल तनाव कहा जाता है। एक नई सतह बनाने का काम इंटरमॉलिक्युलर आसंजन की ताकतों पर काबू पाने में खर्च होता है ( एकजुटता) शरीर के आयतन से पदार्थ के अणुओं के संक्रमण के दौरान सतह परत।सतह परत में अंतर-आणविक बलों का परिणाम शून्य के बराबर नहीं है (जैसा कि शरीर के आयतन में) और अधिक सामंजस्य के साथ चरण के आंतरिक भाग की ओर निर्देशित होता है। इस प्रकार, पी। एन। - सतह (इंटरफेसियल) परत में अंतर-आणविक बलों की क्षतिपूर्ति का एक उपाय या, जो समान है, अधिक है मुक्त ऊर्जासन्निहित चरणों की मात्रा में मुक्त ऊर्जा की तुलना में सतह परत में। P. की n की परिभाषाओं के अनुसार। में व्यक्त किया जाता है जे / एम 2 या एन / एम(एर्ग / सेमी 2 या डायने / सेमी).
धन्यवाद पी.एन. तरल, बाहरी बल की अनुपस्थिति में, न्यूनतम सतह क्षेत्र के अनुरूप एक गेंद का आकार लेता है और इसलिए, मुक्त के सबसे छोटे मूल्य के लिए सतह ऊर्जा।पी. एन. यह सतह के आकार और आकार पर निर्भर नहीं करता है यदि चरणों के आयतन अणुओं के आकार की तुलना में काफी बड़े हैं; जब तापमान बढ़ता है, साथ ही प्रभाव में सर्फेकेंट्सयह घटता है। धातु के पिघलने में तरल पदार्थों में तरल पदार्थों की उच्चतम सांद्रता होती है, उदाहरण के लिए, प्लैटिनम में 2000 ° C पर यह 1820 के बराबर होता है डायने / सेमी,पारा के लिए 20 डिग्री सेल्सियस - 484। पिघला हुआ लवण बहुत कम है - कई दसियों से 200-300 तक। पी. एन. 20 डिग्री सेल्सियस - 72.8 पर पानी, और अधिकांश कार्बनिक सॉल्वैंट्स - 20-60 की सीमा में। P. कमरे के तापमान पर सबसे कम है। - 10 से नीचे - कुछ फ्लोरोकार्बन तरल पदार्थ होते हैं।
सोखना के दौरान गिब्स थर्मोडायनामिक समीकरण के अनुसार मल्टीकंपोनेंट सिस्टम के सामान्य मामले में, पी। एन में परिवर्तन। जहां 1, Г 2, ... घटक 1, 2, ... की सतह की अधिकता है, यानी, सतह परत में उनकी सांद्रता और समाधान (या गैस) की मात्रा के बीच का अंतर, a डी? 1 , डी? 2 ,... -- संबंधित घटकों की रासायनिक क्षमता में परिवर्तन ("माइनस" चिन्ह से पता चलता है कि सकारात्मक सोखना पर पी। एन कम हो जाता है)। पी। एन में अंतर। एक शुद्ध तरल और एक सोखना मोनोलेयर के साथ लेपित तरल द्वारा निर्धारित किया जाता है सतह का दबाव।
आसानी से मोबाइल सीमाओं पर, तरल - गैस (वाष्प) या तरल - तरल पी। एन। कई तरीकों से सीधे मापा जा सकता है। इसलिए, N का P निर्धारित करने के तरीके व्यापक हैं। ऊर्ध्वाधर ट्यूब (स्टेलेगमोमीटर) के अंत से अलग हुई बूंद के द्रव्यमान से; तरल में गैस के बुलबुले को मजबूर करने के लिए आवश्यक अधिकतम दबाव के मूल्य से; समतल सतह आदि पर पड़ी एक बूंद (या बुलबुले) के आकार से। पी.एन. का प्रायोगिक निर्धारण। ठोस इस तथ्य के कारण कठिन हैं कि उनके अणु (या परमाणु) मुक्त गति की संभावना से वंचित हैं। गलनांक के करीब तापमान पर धातुओं का प्लास्टिक प्रवाह अपवाद है। इस दृष्टिकोण से असमदिग्वर्ती होने की दशाक्रिस्टल पी. एन. अलग-अलग क्रिस्टल चेहरों पर अलग-अलग। पी. की अवधारणाएं n. और ठोसों के लिए मुक्त पृष्ठीय ऊर्जा समान नहीं होती है। क्रिस्टल जाली दोष, मुख्य रूप से अव्यवस्था,किनारों और क्रिस्टल के शीर्ष, सतह पर उभरने वाले पॉलीक्रिस्टलाइन निकायों की अनाज सीमाएं, मुक्त सतह ऊर्जा में योगदान करती हैं। पी. एन. ठोस आमतौर पर अप्रत्यक्ष रूप से निर्धारित होते हैं, जो अंतर-आणविक और अंतर-परमाणु बातचीत के आधार पर होते हैं। N का आकार और P. का परिवर्तन। बहुतों के कारण सतही घटनाएँ,विशेष रूप से छितरी हुई प्रणालियों में (यह भी देखें केशिका घटना),
रासायनिक अधिशोषण,रासायनिक सोखना, एक तरल या ठोस द्वारा पर्यावरण से पदार्थों का अवशोषण, रासायनिक यौगिकों के निर्माण के साथ। एक संकुचित अर्थ में, ch. एक ठोस की सतह द्वारा किसी पदार्थ के रासायनिक अवशोषण के रूप में माना जाता है, अर्थात, एक रसायन के रूप में सोखना... क्रोमोसोम एक महत्वपूर्ण मात्रा में गर्मी पैदा करता है: आमतौर पर चिलर की गर्मी 84-126 . की सीमा में होती है केजे / मोल (20--30 किलो कैलोरी / मोल), और कुछ मामलों में, उदाहरण के लिए, धातुओं पर ऑक्सीजन ऑक्सीजन के साथ, 420 . से अधिक हो सकता है केजे / मोल (100 किलो कैलोरी / मोल) रासायनिक प्रतिक्रियाओं की तरह, क्रोमियम को, एक नियम के रूप में, एक महत्वपूर्ण सक्रियण ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इसलिए, जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, क्रोमियम त्वरित होता है (तथाकथित सक्रिय सोखना)। क्रोमैटोग्राफी चयनात्मक है, अर्थात यह ठोस की सतह पर सोखने वाले पदार्थ की रासायनिक आत्मीयता पर निर्भर करता है। कालक्रम का अध्ययन करने के लिए भौतिक विधियों का उपयोग किया जाता है: स्पेक्ट्रोस्कोपी, इलेक्ट्रॉन पैरामैग्नेटिक और परमाणु चुंबकीय अनुनाद, इलेक्ट्रॉन और आयन प्रोजेक्टर, धीमी इलेक्ट्रॉनों का विवर्तन, आदि। गुणसूत्र विषम उत्प्रेरण, गैस शोधन, वैक्यूम प्रौद्योगिकी और अन्य में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
गीला करना,एक घटना जो तब होती है जब कोई तरल किसी ठोस या अन्य तरल की सतह के संपर्क में आता है। यह व्यक्त किया जाता है, विशेष रूप से, एक गैस (वाष्प) या अन्य तरल के संपर्क में एक ठोस सतह पर एक तरल के प्रसार में, झरझरा पिंडों और पाउडर के संसेचन, और एक ठोस की सतह पर तरल सतह की वक्रता में व्यक्त किया जाता है। . तो, S. गोलाकार बनाने का कारण बनता है नवचंद्रकएक केशिका ट्यूब में, एक ठोस सतह पर एक बूंद के आकार या एक तरल में डूबे हुए शरीर की सतह से चिपके गैस बुलबुले के आकार को निर्धारित करता है। एस को अक्सर तीन चरणों (निकायों, मीडिया) के संपर्क क्षेत्र में इंटरमॉलिक्युलर (वैन डेर वाल्स) इंटरैक्शन के परिणाम के रूप में माना जाता है। हालांकि, कई मामलों में, उदाहरण के लिए, जब तरल धातुएं ठोस धातुओं, ऑक्साइड, हीरा, ग्रेफाइट और सल्फर के संपर्क में आती हैं, तो यह अंतर-आणविक संपर्क के कारण इतना नहीं होता जितना कि रासायनिक यौगिकों, ठोस और तरल समाधानों के निर्माण से होता है। और गीले शरीर की सतह परत में प्रसार प्रक्रियाएं। किसी द्रव की गीली सतह के संपर्क में आने पर जो ऊष्मा प्रभाव पड़ता है उसे गीलापन की ऊष्मा कहते हैं।
C. का माप आमतौर पर C की परिधि पर गीली सतह और तरल की सतह के बीच का संपर्क कोण होता है। ( चावल। 1) कोण को तरल के किनारे से मापा जाता है। स्थैतिक (संतुलन) S के साथ, यह किसके साथ जुड़ा हुआ है सतह तनावयंग के समीकरण द्वारा ठोस-तरल इंटरफेस पर एक ठोस और इंटरफेसियल तनाव का तरल, सतह तनाव। कोण अनुमानित है लियोफिलिसिटीतथा लियोफोबिसिटीविभिन्न तरल पदार्थों के संबंध में सतह। द्रवरागी सतह पर द्रव फैलता है, अर्थात् आंशिक (0° .) होता है< _< 90°) или полное С; на лиофобной -- растекания не происходит (_>90 डिग्री) (देखें। चावल। 2) संपर्क कोण गीले शरीर के अणुओं या परमाणुओं के साथ तरल अणुओं के आसंजन बलों के अनुपात पर निर्भर करता है ( आसंजन)
और एक दूसरे के लिए तरल अणुओं के आसंजन बल ( एकजुटता).
आसंजन और सामंजस्य के प्रतिवर्ती कार्य की गणना क्रमशः समीकरणों के अनुसार की जाती है, और अनुपात में वृद्धि के साथ डब्ल्यू ए
एस प्रकृति, औद्योगिक प्रौद्योगिकी और रोजमर्रा की जिंदगी में महत्वपूर्ण है। रंगाई और धुलाई के लिए अच्छा एस आवश्यक है (देखें। डिटर्जेंट क्रिया), फोटोग्राफिक सामग्री का प्रसंस्करण, पेंट और वार्निश कोटिंग्स लगाने, रेशेदार सामग्री लगाने, ग्लूइंग, सोल्डरिंग, समामेलन आदि। हाइड्रोफोबिक कोटिंग्स,वॉटरप्रूफिंग सामग्री, आदि। कुछ मामलों में, उदाहरण के लिए, जब तैरने की क्रियाऔर ठोस पायसीकारी के साथ पायसीकरण, संपर्क कोणों को मूल्यों की एक निश्चित सीमा में रखना आवश्यक है। एक तरल माध्यम में ठोस पदार्थों के फैलाव में धातुकर्म प्रक्रियाओं में एस प्राथमिक भूमिका निभाता है। यह भूजल, मिट्टी की नमी, विभिन्न प्रकार की जैविक और अन्य प्राकृतिक प्रक्रियाओं के प्रसार को प्रभावित करता है। पीए रिबाइंडर,एक। फ्रुमकिन,बी वी. दरियागिनऔर आदि
केशिका संक्षेपण,केशिकाओं में भाप का संघनन और झरझरा पिंडों के माइक्रोक्रैक या निकटवर्ती ठोस कणों के बीच के अंतराल में। K. से Is . के लिए एक आवश्यक शर्त गीलाशरीर की सतह द्रव (कण)। कश्मीर से शुरू होता है सोखनासंघनन की सतह पर वाष्प के अणु और तरल के मेनिस्सी का निर्माण। menisci के अवतल आकार के साथ, उनके ऊपर संतृप्त वाष्प दबाव, के अनुसार केल्विन समीकरण, संतृप्त भाप के दबाव से कम पीओ एक सपाट सतह पर। परिणामस्वरूप, K. to. संतृप्ति दबाव की तुलना में कम वाष्प दाब पर होता है पीहे . छिद्रों में संघनित द्रव का आयतन बाह्य वाष्प दाब पर सीमित मान तक पहुँच जाता है पी = पीहे . इस मामले में, तरल-गैस इंटरफ़ेस में शून्य वक्रता है (विमान कैटेनॉयड), एक झरझरा शरीर की जटिल केशिका संरचना केशिका हिस्टैरिसीस का कारण बन सकती है - छिद्रों में संघनित तरल की मात्रा की निर्भरता न केवल वाष्प के दबाव पर, बल्कि प्रक्रिया के इतिहास पर भी होती है, अर्थात, यह स्थिति कैसे प्राप्त हुई: के दौरान संक्षेपण या तरल के वाष्पीकरण के दौरान, K. से अवशोषण बढ़ जाता है ( सोखनाझरझरा निकायों द्वारा वाष्प, विशेष रूप से वाष्प संतृप्ति बिंदु के पास। To. To. उद्योग में महीन-छिद्रपूर्ण निकायों द्वारा तरल पदार्थ को फंसाने के लिए उपयोग किया जाता है ( शर्बत). K. सुखाने, मिट्टी द्वारा नमी बनाए रखने, निर्माण और अन्य झरझरा सामग्री की प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है (देखें। केशिका घटना).
फैलाव प्रणाली,दो या दो से अधिक चरणों (निकायों) के बीच एक अत्यधिक विकसित इंटरफेस के साथ गठन। में डी. एस. कम से कम एक चरण - छितरी हुई अवस्था - छोटे कणों (क्रिस्टल, फिलामेंट्स, फिल्म या प्लेट, ड्रॉप्स, बुलबुले) के रूप में दूसरे, निरंतर, चरण - फैलाव माध्यम में वितरित की जाती है। डी. एस. मुख्य विशेषता द्वारा - कण आकार या (जो समान है) फैलाव(बिखरे हुए चरण की मात्रा के लिए कुल इंटरफेसियल क्षेत्र के अनुपात से निर्धारित) - मोटे (निम्न) छितरी हुई और ठीक (उच्च) छितरी हुई में विभाजित हैं, या कोलाइडल सिस्टम(कोलाइड्स)। मोटे तौर पर छितरी हुई प्रणालियों में, कणों का आकार 10 -4 . होता है से। मीऔर उच्चतर, कोलाइडल में - 10 -4 -10 -5 से 10 -7 . तक से। मी... फैलाव माध्यम के एकत्रीकरण की स्थिति के अनुसार, गैस-छितरी हुई प्रणालियों को प्रतिष्ठित किया जाता है - एयरोसौल्ज़(कोहरे, धूम्रपान), धूल; तरल बिखरा हुआ - सोल, निलंबन, इमल्शन, झाग; ठोस-छितरी हुई - छोटे ठोस कणों, तरल बूंदों या गैस के बुलबुले के समावेश के साथ कांच या क्रिस्टलीय निकाय (तालिका देखें)। धूल, निलंबन, लियोफोबिक इमल्शन (देखें। लियोफिलिक और लियोफोबिक कोलाइड्स) - मोटे तौर पर बिखरे हुए सिस्टम; एक नियम के रूप में (घनत्व अंतर की उपस्थिति में), वे अस्थिर अवसादन हैं, अर्थात, उनके कण गुरुत्वाकर्षण की क्रिया के तहत बस जाते हैं या ऊपर तैरते हैं। सोल विशिष्ट रूप से अत्यधिक परिक्षिप्त कोलॉइडी प्रणालियाँ हैं, जिनके परिक्षिप्त प्रावस्था के कण ( मिसेल्स) में सहभागिता एक प्रकार कि गतिऔर इसलिए अवसादन स्थिर। तरल और ठोस फोम, निरंतर चरण की पतली परतों द्वारा अलग किए गए गैस बुलबुला कोशिकाओं से मिलकर, संरचित सेलुलर सिस्टम के एक विशेष समूह का प्रतिनिधित्व करते हैं (नीचे देखें)।
लियोफिलिक और लियोफोबिक डी। चरणों की आणविक बातचीत की तीव्रता के अनुसार प्रतिष्ठित हैं। लियोफिलिक प्रणालियों में, चरणों के बीच आणविक संपर्क काफी बड़ा होता है और विशिष्ट मुक्त सतह ऊर्जा ( सतह तनाव) इंटरफ़ेस पर बहुत छोटा है। लियोफिलिक सिस्टम अनायास (अनायास) बनते हैं और इनका फैलाव बहुत अधिक होता है। लियोफोबिक प्रणालियों में, विभिन्न चरणों के अणुओं के बीच की बातचीत लियोफिलिक प्रणालियों के मामले की तुलना में बहुत कमजोर होती है; इंटरफेशियल सतह तनाव अधिक है, जिसके परिणामस्वरूप सिस्टम छितरी हुई अवस्था के कणों को अनायास बड़ा कर देता है (देखें। जमावटतथा संघीकरण) पृष्ठ के लियोफोबिक डी के अस्तित्व के लिए एक शर्त। - स्टेबलाइजर्स की उपस्थिति, पदार्थ जो इंटरफ़ेस पर सोख लिए जाते हैं और सुरक्षात्मक परतें बनाते हैं जो छितरी हुई अवस्था के कणों को आने से रोकते हैं।
डी. एस. संरचना रहित (मुक्त-छितरी हुई) और संरचित (जुड़ी-छितरी हुई) हो सकती है। संरचित डी. के साथ। छितरी हुई अवस्था के परस्पर जुड़े कणों (बूंदों, बुलबुले) से बने एक जाली-फ्रेम द्वारा प्रवेश किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप उनके पास ठोस पदार्थों के कुछ यांत्रिक गुण होते हैं (अधिक विवरण के लिए, देखें। बिखरी हुई संरचना, जैल) डी की एक विशेषता विशेषता के साथ। - अत्यधिक विकसित इंटरफ़ेस के परिणामस्वरूप उच्च मुक्त ऊर्जा; इसलिए डी. एस. आमतौर पर (पेज के लियोफिलिक डी को छोड़कर) थर्मोडायनामिक रूप से अस्थिर होते हैं। उन्होंने सोखने की क्षमता, रासायनिक और कभी-कभी जैविक गतिविधि में वृद्धि की है। डी. एस. - अध्ययन का मुख्य उद्देश्य कोलॉइडी रसायन.
डी. एस. प्रकृति, प्रौद्योगिकी और रोजमर्रा की जिंदगी में व्यापक। डी के उदाहरण के साथ। चट्टानों, मिट्टी, मिट्टी, धुएं, बादल, वर्षा, पौधे और जानवरों के ऊतकों के रूप में काम कर सकते हैं; निर्माण सामग्री, पेंट, डिटर्जेंट, रेशेदार उत्पाद, आवश्यक खाद्य पदार्थ, और कई अन्य।
