Основные понятия об адсорбции несахаров
30-05-2017, 15:40
Сиропы обесцвечивают активным углем, ионитами, карбонатом кальция. После обработки этими адсорбентами они становятся прозрачными, малоокрашенными, из них удаляются остатки мути и значительная часть органических и минеральных несахаров.
Между жидкой фазой (сиропом) и твердой фазой (адсорбентом) существует граница раздела, называемая поверхностью раздела фаз На этой границе между твердой и жидкой фазами наблюдается неодинаковое притяжение пограничных молекул молекулами жидкости с одной стороны и молекулами твердой фазы с другой, называемое поверхностным натяжением. Величина неуравновешенности молекул на поверхности раздела фаз зависит от химической природы адсорбента и жидкости.
Если в жидкой фазе (сиропе) присутствуют растворенные поверхностноактивные вещества, т. е. вещества, уменьшающие поверхностное натяжение, к которым относится и большинство несахаров, то они будут концентрироваться на поверхности раздела фаз
Процесс такого самопроизвольного поглощения растворенных веществ (адсорбтив) поверхностью твердого тела называется адсорбцией. Его можно приравнять к обычному процессу диффузии вещества в растворе. Чем больше поверхностное натяжение на поверхности раздела жидкой и твердой фаз, тем интенсивнее протекает адсорбция растворенных веществ. С увеличением удельной поверхности адсорбента, например при измельчении гранул активного угля, будет расти и поверхностное натяжение.
Одновременно с адсорбцией вещества на адсорбенте протекает и противоположный процесс — десорбция этого вещества. Когда скорости обоих процессов уравниваются, наступает равновесие, называемое равновесным состоянием системы.
В сахарорафинадном производстве действие адсорбентов оценивается по результатам изменения цвета (по обесцвечиванию) очищенных сахарных сиропов
Адсорбционный процесс характеризуется тремя стадиями: внешней диффузией адсорбтива, внутренней диффузией адсорбтива и непосредственно его адсорбцией.
При внешней стадии диффузии красящие вещества диффундируют от основной массы растворенного вещества к наружной поверхности частиц адсорбента. При внутренней стадии диффузии красящие вещества диффундируют внутри пор адсорбента по направлению к точке, где оно будет сорбироваться. В третьей стадии осуществляется непосредственно адсорбция, при которой красящие вещества под действием сил притяжения притягиваются к поверхности пор адсорбента.
Диффузия вещества в наружном слое является регулирующей скоростью процесса адсорбции, т. е. регулирует механизм обесцвечивания.
В результате чрезвычайно развитой пористости адсорбенты обладают большой активной (адсорбционной) поверхностью, которая, например, в 1 г активного гранулированного угля составляет 150—200 м2, а в 1 г порошкообразного угля — 900—1400 м2. Поры обесцвечивающих активных углей делятся на макропоры (размер 100—200 нм), переходные поры (1,5—100 нм) и микропоры (1,5—1,6 нм). Удельная поверхность макропор составляет 0,5—2,0 м2/г. переходных — 200—450 м2/г. микропор — 100—400 м2/г. Из-за низкой удельной поверхности макропоры практически не участвуют в обесцвечивании сахарных растворов. Исключается из рабочего процесса и большинство микропор, так как крупные молекулы несахаров закупоривают их и изолируют адсорбционную поверхность. Основная роль в обесцвечивании сахарных растворов принадлежит переходным порам адсорбента.
Адсорбция несахаров избирательна Многие несахара в зависимости от степени поверхностной активности по-разному адсорбируются тем или иным адсорбентом.
Разнотипность электрических зарядов адсорбента и адсорбтива способствуют процессу адсорбции.
Красящие вещества сахарного производства являются солями слабых кислот и сильных оснований, в кислой среде они плохо растворимы и поэтому значительно легче поглощаются адсорбентами при низких значениях pH, чем в щелочных средах, где растворимость их выше, а адсорбция хуже. С увеличением молекулярной массы адсорбтива и повышением температуры интенсивность адсорбции уменьшается.
Из смеси растворенных веществ менее энергично адсорбируются те вещества, концентрация которых выше. Поэтому и относительное количество их на адсорбирующей поверхности оказывается ниже, чем в исходном растворе.
Концентрация адсорбированного вещества на поверхности адсорбента повышается до величины, достаточной в данных условиях процесса для достижения динамического (подвижного) равновесия, при котором из адсорбционного слоя адсорбированные молекулы или ионы вновь возвращаются в раствор, а на их место поглощается такое же количество новых.
Адсорбент, который использовался для обесцвечивания сиропа с небольшим содержанием несахаров, может поглотить еще некоторое их количество Это используется на практике: одним и тем же углем обрабатывают сиропы сначала с меньшей, а затем с большей цветностью.
Между жидкой фазой (сиропом) и твердой фазой (адсорбентом) существует граница раздела, называемая поверхностью раздела фаз На этой границе между твердой и жидкой фазами наблюдается неодинаковое притяжение пограничных молекул молекулами жидкости с одной стороны и молекулами твердой фазы с другой, называемое поверхностным натяжением. Величина неуравновешенности молекул на поверхности раздела фаз зависит от химической природы адсорбента и жидкости.
Если в жидкой фазе (сиропе) присутствуют растворенные поверхностноактивные вещества, т. е. вещества, уменьшающие поверхностное натяжение, к которым относится и большинство несахаров, то они будут концентрироваться на поверхности раздела фаз
Процесс такого самопроизвольного поглощения растворенных веществ (адсорбтив) поверхностью твердого тела называется адсорбцией. Его можно приравнять к обычному процессу диффузии вещества в растворе. Чем больше поверхностное натяжение на поверхности раздела жидкой и твердой фаз, тем интенсивнее протекает адсорбция растворенных веществ. С увеличением удельной поверхности адсорбента, например при измельчении гранул активного угля, будет расти и поверхностное натяжение.
Одновременно с адсорбцией вещества на адсорбенте протекает и противоположный процесс — десорбция этого вещества. Когда скорости обоих процессов уравниваются, наступает равновесие, называемое равновесным состоянием системы.
В сахарорафинадном производстве действие адсорбентов оценивается по результатам изменения цвета (по обесцвечиванию) очищенных сахарных сиропов
Адсорбционный процесс характеризуется тремя стадиями: внешней диффузией адсорбтива, внутренней диффузией адсорбтива и непосредственно его адсорбцией.
При внешней стадии диффузии красящие вещества диффундируют от основной массы растворенного вещества к наружной поверхности частиц адсорбента. При внутренней стадии диффузии красящие вещества диффундируют внутри пор адсорбента по направлению к точке, где оно будет сорбироваться. В третьей стадии осуществляется непосредственно адсорбция, при которой красящие вещества под действием сил притяжения притягиваются к поверхности пор адсорбента.
Диффузия вещества в наружном слое является регулирующей скоростью процесса адсорбции, т. е. регулирует механизм обесцвечивания.
В результате чрезвычайно развитой пористости адсорбенты обладают большой активной (адсорбционной) поверхностью, которая, например, в 1 г активного гранулированного угля составляет 150—200 м2, а в 1 г порошкообразного угля — 900—1400 м2. Поры обесцвечивающих активных углей делятся на макропоры (размер 100—200 нм), переходные поры (1,5—100 нм) и микропоры (1,5—1,6 нм). Удельная поверхность макропор составляет 0,5—2,0 м2/г. переходных — 200—450 м2/г. микропор — 100—400 м2/г. Из-за низкой удельной поверхности макропоры практически не участвуют в обесцвечивании сахарных растворов. Исключается из рабочего процесса и большинство микропор, так как крупные молекулы несахаров закупоривают их и изолируют адсорбционную поверхность. Основная роль в обесцвечивании сахарных растворов принадлежит переходным порам адсорбента.
Адсорбция несахаров избирательна Многие несахара в зависимости от степени поверхностной активности по-разному адсорбируются тем или иным адсорбентом.
Разнотипность электрических зарядов адсорбента и адсорбтива способствуют процессу адсорбции.
Красящие вещества сахарного производства являются солями слабых кислот и сильных оснований, в кислой среде они плохо растворимы и поэтому значительно легче поглощаются адсорбентами при низких значениях pH, чем в щелочных средах, где растворимость их выше, а адсорбция хуже. С увеличением молекулярной массы адсорбтива и повышением температуры интенсивность адсорбции уменьшается.
Из смеси растворенных веществ менее энергично адсорбируются те вещества, концентрация которых выше. Поэтому и относительное количество их на адсорбирующей поверхности оказывается ниже, чем в исходном растворе.
Концентрация адсорбированного вещества на поверхности адсорбента повышается до величины, достаточной в данных условиях процесса для достижения динамического (подвижного) равновесия, при котором из адсорбционного слоя адсорбированные молекулы или ионы вновь возвращаются в раствор, а на их место поглощается такое же количество новых.
Адсорбент, который использовался для обесцвечивания сиропа с небольшим содержанием несахаров, может поглотить еще некоторое их количество Это используется на практике: одним и тем же углем обрабатывают сиропы сначала с меньшей, а затем с большей цветностью.