પરિચય

આ વિકાસ એ વ્યાખ્યાનોના વિશેષ અભ્યાસક્રમની સામગ્રીની રજૂઆત છે, જે લેખક ઘણા વર્ષોથી અંડરગ્રેજ્યુએટ, સ્નાતક વિદ્યાર્થીઓ અને શોષણના ક્ષેત્રમાં વિશેષતા ધરાવતા સ્નાતક વિદ્યાર્થીઓને પહોંચાડી રહ્યા છે. લેખક આશા રાખે છે કે આ શૈક્ષણિક અને પદ્ધતિસરની માર્ગદર્શિકા વિચારણા હેઠળના વિષય પરના વૈજ્ઞાનિક અને શૈક્ષણિક સાહિત્યમાં અસ્તિત્વમાં રહેલા અંતરને ભરી દેશે, અને શિખાઉ સંશોધકોને શોષણના વિજ્ઞાનની મુખ્ય સમસ્યાઓ અને સિદ્ધિઓથી પરિચિત થવામાં મદદ કરશે - આ સૌથી જટિલ શાખા. થર્મોડાયનેમિક્સનું.

પ્રસ્તાવિત વિકાસ વિકલ્પ મેસોપોરસ શોષક પર શોષણ, કેશિલરી કન્ડેન્સેશન પ્રક્રિયાઓ સાથે, મોલેક્યુલર સ્ટેટિસ્ટિકલ થર્મોડાયનેમિક્સનો ઉપયોગ, જટિલ જાળી મોડેલ્સ, શોષણ ઘટનાના વિશ્લેષણ માટે ક્વોન્ટમ કેમિકલ અને સંખ્યાત્મક પદ્ધતિઓ જેવા મહત્વપૂર્ણ વિભાગોને ધ્યાનમાં લેતા નથી. લેખક 2008-2009 માં જરૂરી ઉમેરાઓ અમલમાં મૂકવાની આશા રાખે છે. અને આને સુધારવા માટે તમામ ટિપ્પણીઓ અને સૂચનો માટે આભારી રહેશે

લેક્ચર્સ 1. ગિબ્સ એક્સેસ મેથડ. લેક્ચર 2. સંપૂર્ણ સામગ્રી પદ્ધતિ.

લેક્ચર્સ 3. શોષણનું થર્મોડાયનેમિક્સ. શોષણનો સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક સિદ્ધાંત.

લેક્ચર 4. પ્રવાહીના દ્વિસંગી મિશ્રણોના શોષણનું થર્મોડાયનેમિક્સ અને શોષિત ઉકેલોના થર્મોડાયનેમિક્સ.

લેક્ચર 5: મેક્રો અને માઇક્રોપોરસ શોષક પર વાયુઓ, વરાળ અને ઉકેલોના શોષણ સંતુલનનું વર્ણન.

લેક્ચર 1. ગીબ્સની વધારાની પદ્ધતિ.

પરિચય.

શોષણ એ તબક્કાની સીમા પર પદાર્થનું જાડું થવું છે, જે સપાટી પરના અણુઓ અથવા પરમાણુઓના બોન્ડના અસંતૃપ્તિને કારણે થાય છે અને પરિણામે, એક શોષણ ક્ષેત્રનું અસ્તિત્વ જે સખત રીતે કહીએ તો, સપાટીથી અનંત દૂરના બિંદુઓ સુધી વિસ્તરે છે. બલ્ક તબક્કામાં શોષક. આ સંજોગોમાં આવી સિસ્ટમોની નીચેની વિશેષતાઓને ધ્યાનમાં લેવાની જરૂરિયાત તરફ દોરી જાય છે: 1. શોષણ અને બલ્ક તબક્કામાં સિસ્ટમનું વિભાજન સખત રીતે હાથ ધરવામાં આવતું નથી 1,2.

2. શોષણનો તબક્કો, કોઈપણ વધારાના (હંમેશા અંદાજિત) વિચારણાઓના આધારે ઓળખવામાં આવે છે, તે ઊર્જાસભર અસંગત હશે (તે એક અસંગત શોષણ ક્ષેત્રમાં હશે) અને, કારણ કે આ અસાધારણતાને અસાધારણ થર્મોડાયનેમિક્સના માળખામાં ધ્યાનમાં લઈ શકાતી નથી, શોષણ તબક્કાના ગુણધર્મોનું વર્ણન તબક્કા-સરેરાશ પરિમાણ મૂલ્યો (સાંદ્રતા, રાસાયણિક સંભવિતતા, વગેરે) નો ઉપયોગ કરીને હાથ ધરવામાં આવવું જોઈએ.

શોષણ તબક્કાના પરિમાણો: સાંદ્રતા - c,x, પ્રવૃત્તિ ગુણાંક -γ, રાસાયણિક સંભવિત -μ ક્યાં તો અનુરૂપ પ્રતીકની ઉપરની રેખા સાથે અથવા સબસ્ક્રિપ્ટ R સાથે ચિહ્નિત થયેલ છે.

3. રાસાયણિક સંભવિતતા, એટલે કે, ઉપયોગ માટે અભિવ્યક્તિમાં શોષણ ક્ષેત્રની હાજરી ધ્યાનમાં લેવી આવશ્યક છે. સંપૂર્ણ રાસાયણિક

શોષણ તબક્કો 3 ના ઘટકો માટેની સંભવિતતાઓ (વધુ વિગતો માટે, ભૌતિક રસાયણશાસ્ત્ર, પ્રકરણ 2 પર વ્યાખ્યાનોના અભ્યાસક્રમ માટે પદ્ધતિસરનો વિકાસ જુઓ: http://www.chem.msu.su/rus/teaching/tolmachev/tolmachev.pdf ):

બલ્ક ગેસ અથવા બાષ્પ તબક્કા માટે:

શોષણ તબક્કા માટે:

ચાલો એક નવું રાજ્ય કાર્ય રજૂ કરીએ:

G*= G − σ W , dG* = dG − Wd σ − σ dW = -SdT + VdP+ ∑ μ i dn i - Wdσ

જ્યાં: W એ શોષકની સપાટી (છિદ્ર વોલ્યુમ) છે, σ એ સપાટીનું તાણ (આંતરિક દબાણ) છે.

મેક્સવેલના સમીકરણોનો ઉપયોગ કરીને, અમને મળે છે:

અને, તે મુજબ (s i એ શોષણનો આંશિક દાઢ વિસ્તાર (વોલ્યુમ) છે):

શોષણ માટે પ્રમાણભૂત સ્થિતિઓ અને γ i માટે સંદર્ભ સ્થિતિઓ:

પ્રમાણભૂત સ્થિતિઓ પસંદ કરવા માટે ઉપરોક્ત વિકલ્પો ઉપરાંત, સંતૃપ્ત વરાળ દબાણ અને સંતૃપ્ત ઉકેલોને કેટલીકવાર વિકલ્પો તરીકે ગણવામાં આવે છે. ઇન્ટરફેઝ સંતુલનનું વિશ્લેષણ કરતી વખતે, બે તબક્કામાં ઘટકની પ્રમાણભૂત સંતુલન સ્થિતિઓનો ઉપયોગ કરવો અનુકૂળ છે.

એકબીજા, ઉદાહરણ તરીકે, સંતૃપ્ત વરાળ દબાણ અને શુદ્ધ સાંદ્રતા

શોષકની સંપૂર્ણ સંતૃપ્તિ પર પ્રવાહી અથવા શોષક (C i,st. = C 0 i).

આ કિસ્સામાં:

ગીબ્સ-ડુહેમ સમીકરણના બે સ્વરૂપોની નોંધ લેવી ઉપયોગી છે જેનો ઉપયોગ કુલ સામગ્રી પદ્ધતિમાં શોષણ ઉકેલો માટે વ્યાપકપણે થાય છે. જૂના મોડલ્સમાં, શોષકને ઘણીવાર શોષણ સોલ્યુશનના ઘટક તરીકે ગણવામાં આવતું ન હતું, પરંતુ માત્ર શોષણ ક્ષેત્ર (સપાટી ઊર્જા) ના સ્ત્રોત તરીકે ગણવામાં આવતું હતું. આ કિસ્સામાં, ઉદાહરણ તરીકે, એક-ઘટક વરાળના શોષણ દરમિયાન, ગિબ્સ-ડુહેમ સમીકરણનું સ્વરૂપ છે (P,T=const.):

(W એ શોષકનો સપાટી વિસ્તાર છે, μi એ શોષકની કુલ રાસાયણિક સંભવિતતા છે).

આધુનિક મોડેલોમાં, શોષક (R) એ શોષણ સોલ્યુશનનો એક ઘટક છે. તે ક્યાં તો શોષણ કેન્દ્રોના સ્વરૂપમાં રજૂ કરવામાં આવે છે (જેમ કે લેંગમુઇર અને ટોલમાચેવ મોડલ્સમાં) અથવા ખાલી જગ્યાઓના સ્વરૂપમાં (શોષણ ઉકેલમાં ચોક્કસ કદની મુક્ત ખાલી જગ્યાઓ).

આ કિસ્સામાં, ગિબ્સ-ડુહેમ સમીકરણ બે સમકક્ષ સ્વરૂપોમાં રજૂ કરી શકાય છે (એક-ઘટક જોડી, P,T=const.):

(ઘટકોના દાઢ વિસ્તારો - s=const., s i +s R =W ) (1.8) ફોર્મમાં ઘટાડો કરે છે:

сi dμ i + cR dμ R − (si + sR )dσ+ Wdσ= сi dμ iR + cR dμ R = 0(1.9)

સમીકરણો (1.7), (1.8) સંતુલન તબક્કાઓમાં કુલ સંભવિતતાઓની સમાનતાનો ઉપયોગ કરવાનું શક્ય બનાવે છે, અને (1.9) શોષણ ઉકેલના ગુણધર્મોનું વિશ્લેષણ કરવા માટે વધુ અનુકૂળ છે.

યુ શોષણ પ્રણાલીઓના ઉપરોક્ત લક્ષણો તેમના થર્મોડાયનેમિક વર્ણનના બે સંસ્કરણોના વિકાસ તરફ દોરી ગયા:

1.ગિબ્સની વધારાની પદ્ધતિ 1.2 - ગુણધર્મોના શોષણ દરમિયાન ફેરફારોનું થર્મોડાયનેમિકલી કડક વર્ણન સમગ્ર સિસ્ટમપ્રાયોગિક ધોરણે નિર્ધારિત અતિશય શોષણ મૂલ્યો(નીચે જુઓ) તેને બે તબક્કામાં વિભાજિત કર્યા વિના. આ પદ્ધતિ, દેખીતી રીતે, શોષણના તબક્કાના ગુણધર્મો વિશે કોઈ માહિતી મેળવવાની મંજૂરી આપતી નથી અને તેથી, તે પર્યાપ્ત માહિતીપ્રદ નથી, ખાસ કરીને જ્યારે વ્યવહારિક સમસ્યાઓ હલ કરતી વખતે, કારણ કે તે શોષણના સંબંધમાં શોષકની ક્ષમતા વિશે માહિતી પ્રદાન કરતી નથી. બલ્ક તબક્કાના ઘટકો, તેની રચના, ગુણધર્મો અને વગેરે.

2. કુલ સામગ્રી પદ્ધતિ, 3-6 સિસ્ટમને બે તબક્કામાં વિભાજીત કરવા પર આધારિત છે (નીચે જુઓ) અને દરેક સંતુલન તબક્કામાં ઘટકોની સંપૂર્ણ સાંદ્રતાનો ઉપયોગ કરીને વિજાતીય સિસ્ટમ તરીકે તેના ગુણધર્મોનું વર્ણન કરે છે. થર્મોડાયનેમિકલી, આ પદ્ધતિ ઓછી કડક છે, કારણ કે તેના પર આધારિત છે મોડેલ અંદાજ,બલ્ક અને શોષણ તબક્કાઓ વચ્ચેનું ઇન્ટરફેસ નક્કી કરવું, પરંતુ તે દેખીતી રીતે વધુ માહિતીપ્રદ છે, કારણ કે એકને શોષણ તબક્કાની લાક્ષણિકતાઓ મેળવવાની મંજૂરી આપે છે, જે વ્યવહારિક દૃષ્ટિકોણથી અત્યંત મહત્વપૂર્ણ છે, અને વધુમાં, વિવિધ પરમાણુ મોડેલોના આધારે ગણતરી કરાયેલ સાથે તેમની તુલના કરવાની મંજૂરી આપે છે, જે આવશ્યકપણે સ્પષ્ટ કરવા સાથે સંકળાયેલા છે. શોષકની સપાટી પર અણુઓની ચોક્કસ ગોઠવણી.

આ સંદર્ભમાં, શોષણ પરની મોટાભાગની વર્તમાન માહિતી કુલ સામગ્રી પદ્ધતિના માળખામાં રજૂ કરવામાં આવે છે, અને વધારાની પદ્ધતિનો ઉપયોગ પ્રાથમિક માહિતી મેળવવા માટે થાય છે અને કુલમાં સંક્રમણ માટે મોડેલ પસંદ કરતી વખતે માપદંડ તરીકે (નીચે જુઓ) સામગ્રી પદ્ધતિ. ચાલો આ બંને પદ્ધતિઓ પર ટૂંકમાં નજર કરીએ:

1.2. ગિબ્સની વધારાની પદ્ધતિ.

ચાલો બે અવતરણો સાથે "ગિબ્સ એક્સેસ મેથડ" ની મૂળભૂત બાબતોનો સંક્ષિપ્ત સારાંશ શરૂ કરીએ જે પદ્ધતિના મુખ્ય વિચારને સંપૂર્ણપણે રૂપરેખા આપે છે અને શોષણની ઘટનાના આધુનિક સિદ્ધાંતમાં આ પદ્ધતિના મહત્વનું મૂલ્યાંકન કરવા માટેના બે અભિગમોને પ્રતિબિંબિત કરે છે:

1. “ગિબ્સના અભિગમની વિશિષ્ટતા એ છે કે તેણે તરત જ કોઈપણ સંપૂર્ણ મૂલ્યો દ્વારા શોષણને લાક્ષણિકતા આપવાના પ્રયાસને છોડી દીધો, એટલે કે, ઇન્ટરફેઝ લેયરને ચોક્કસ ભૌતિક પદાર્થ તરીકે ધ્યાનમાં લે છે જેની કુદરતી સીમાઓ હોય છે અને તેથી, તેમાં ચોક્કસ માત્રામાં પદાર્થ હોય છે. ચોક્કસ વોલ્યુમ , જે માપેલા શોષણ મૂલ્ય સાથે સમાન કરી શકાય છે. આવી વિચારણા શોષણ માપનના સિદ્ધાંતોની વિરુદ્ધ હશે.ગિબ્સના મતે, શોષણનું મૂલ્ય (જી), તેમજ તેની સાથે સંકળાયેલ થર્મોડાયનેમિક કાર્યો છે. વધુ માત્રામાં, જેની ગણતરી કરવા માટે, એક સિસ્ટમને બદલે, આપણે બે ધ્યાનમાં લેવાની જરૂર છે: વાસ્તવિક સિસ્ટમ જેમાં અમને રસ છે અને જે ચોક્કસ રીતે રજૂ કરવામાં આવી છે. સરખામણી સિસ્ટમ -શૂન્ય સ્તર કે જ્યાંથી શોષણ ગુણધર્મો માપવામાં આવે છે”2 અને આગળ: “વધારાની માત્રાનો ફાયદો એ છે કે તે સીધા પ્રયોગમાં માપવામાં આવે છે અને તેથી તે કોઈપણ મોડેલ સાથે સંકળાયેલા નથી. તેમની મદદથી, થર્મોડાયનેમિક સિદ્ધાંતનું નિર્માણ કરવું શક્ય છે જેમાં માત્ર પ્રાયોગિક જથ્થાઓ શામેલ હશે”2;

2. “શોષણની ઘટનાનું વર્ણન કરવા માટે સૂચિત થર્મોડાયનેમિક ઔપચારિકતાની કેટલીક વિશેષતાઓ, અમને લાગે છે તેમ, શોષણના સિદ્ધાંતની આધુનિક સ્થિતિ સાથે તીવ્ર વિસંગતતા છે. શોષણ મૂલ્ય ગિબ્સ દ્વારા ચોક્કસ વધારાના મૂલ્ય તરીકે નક્કી કરવામાં આવે છે, જે વાસ્તવિક શોષણ સિસ્ટમમાં અને કાલ્પનિક સિસ્ટમમાં શોષકની માત્રામાં તફાવત છે જે વાસ્તવિક સિસ્ટમની જેમ સમાન મેક્રોસ્કોપિક સ્થિતિ પરિમાણો (વોલ્યુમ, દબાણ, તાપમાન) દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. , પરંતુ જેમાં સહઅસ્તિત્વના તબક્કાઓ કેટલાક ગાણિતિક ઇન્ટરફેસ સુધી એકરૂપ હોય છે. અધિક શોષણ મૂલ્ય સીધા શોષણ પ્રયોગમાંથી અને કોઈપણ સમીકરણમાં નક્કી કરવામાં આવે છે

ગિબ્સના શોષણ સિદ્ધાંતને ફક્ત આ મૂલ્યનો ઉપયોગ કરવાની મંજૂરી છે. અમારા દૃષ્ટિકોણથી, માત્ર અધિક શોષણના તમામ કેસોમાં ઉપયોગથી ગીબ્સ પદ્ધતિને 20મી સદીના અંતમાંના શોષણ વિજ્ઞાન સાથે અસંગત વિરોધાભાસમાં મૂકે છે. વાસ્તવમાં, મોલેક્યુલર ગતિ વિભાવનાઓ પર આધારિત, શોષણ ઇસોથર્મનું કોઈપણ સમીકરણ (ઉદાહરણ તરીકે, લેંગમુઇર સમીકરણ) અથવા શોષણ તબક્કાની સ્થિતિનું સમીકરણ, અધિક પરમાણુઓની સંખ્યા નહીં, પરંતુ વાસ્તવિક અણુઓની કુલ સંખ્યાનો સમાવેશ કરે છે. વિજાતીયતાનો પ્રદેશ. શોષણની પ્રાયોગિક રીતે નિર્ધારિત ગરમી એન્થાલ્પીમાં ફેરફાર સાથે સંકળાયેલી હોય છે જ્યારે બધા, અને માત્ર અધિક પરમાણુઓ શોષક ક્ષેત્રમાં પ્રવેશ કરે છે. દ્વિ-પરિમાણીય તબક્કાના સંક્રમણોમાં માત્ર અધિક જ નહીં, પરંતુ તમામ શોષિત અણુઓનો સમાવેશ થાય છે. છેલ્લે, શોષણની ઘટનાનું વર્ણન કરવા માટે આંકડાકીય થર્મોડાયનેમિક્સની પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરતી વખતે, તે યાદ રાખવું જોઈએ કે આંકડાકીય ભૌતિકશાસ્ત્રમાં કોઈ "વધારે" પરમાણુઓ બિલકુલ નથી. આમ, લગભગ કોઈપણ આધુનિક શોષણ અભ્યાસમાં તે પરિચય જરૂરી છે

શોષણના તમામ પરમાણુઓને ધ્યાનમાં લેવું, જ્યારે ગિબ્સ અનુસાર થર્મોડાયનેમિક સમીકરણોમાં, અલ્પકાલિક "કઠોરતા" ના નામે, માત્ર વધારાનું શોષણ ધ્યાનમાં લેવું આવશ્યક છે"5

આ પદ્ધતિનો સારચાલો સૌ પ્રથમ એક-ઘટક ગેસના શોષણના ઉદાહરણને ધ્યાનમાં લઈએ.

ચાલો આપણે ત્રણ (I, II, III) સમાન જહાજો (ફિગ. 1) માં પરિચય આપીએ જેમાં વોલ્યુમ V 0 ગેસ n 0 ના મોલ્સના સમાન પ્રમાણમાં હોય. જહાજની દિવાલોને હું આપેલ ગેસને શોષી શકતો નથી- તો જહાજ I માં તેનું દબાણ P 0, દાઢની ઘનતા ρ 0 અને મોલ્સની સંખ્યા n 0 = ρ 0 V 0 હશે. જહાજ II ની નીચેની દિવાલ રહેવા દો શોષક સપાટી. પછી સપાટી પર ગેસની ઘનતા વધશે, અને વહાણના જથ્થામાં સપાટીથી દૂર તે ઘટીને ρ થઈ જશે. ρ નીચે શોષક સુધી વિસ્તરે છે

સપાટી (શોષણનો તબક્કો જહાજ II ની નીચેની દિવાલ પર સ્થિત ભૌમિતિક સપાટીથી ઓળખાય છે).

જહાજ I ની તુલનામાં જહાજ II ના જથ્થામાં ગેસની માત્રામાં ફેરફાર:

સપાટીથી દૂર સમાન જથ્થામાં તેના જથ્થાની તુલનામાં સપાટી પર ગેસના વધારાનું પ્રતિનિધિત્વ કરવું કહેવાય છે

વધારાનું શોષણ મૂલ્ય અથવા આપેલ ગેસનું સંક્ષિપ્તમાં અધિક શોષણ. દેખીતી રીતે, માત્ર આ જથ્થો અને વાસ્તવિક શોષણ પ્રયોગમાં માપી શકાય છે. તેને સામાન્ય રીતે શોષકના વજનના એકમ (અથવા સપાટી વિસ્તાર) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે:

ચાલો હવે સિસ્ટમને જહાજ III માં બલ્ક અને શોષણ તબક્કામાં અલગ કરીએ (પદ્ધતિ નીચે ચર્ચા કરવામાં આવશે) શોષક સપાટીથી ચોક્કસ અંતરે તબક્કાની સીમા દોરે છે. આ કિસ્સામાં, અમે શોષણ તબક્કાના વોલ્યુમમાં ગેસ શોષણના સંપૂર્ણ મૂલ્યની ગણતરી કરી શકીશું સમગ્ર વોલ્યુમ પર સરેરાશ

ખરેખર, સંપૂર્ણ શોષણ n સમાન હશે.

શોષણ ગેસ શુદ્ધિકરણ

આ પદ્ધતિ કેટલાક ઘન પદાર્થોની ગેસ મિશ્રણમાંથી વાયુ ઘટકોને પસંદગીયુક્ત રીતે શોષવાની ક્ષમતા પર આધારિત છે. ગેસ મિશ્રણમાં હાજર દૂષિત ગેસ અથવા બાષ્પના પરમાણુ સપાટી પર અથવા ઘન સામગ્રીના છિદ્રોમાં એકઠા થાય છે. વાયુ તબક્કામાંથી શોષાયેલ પદાર્થ કહેવાય છે શોષકઅને સપાટી અથવા છિદ્રો પર નક્કર પદાર્થ કે જેમાં શોષાયેલા પદાર્થનું શોષણ થાય છે - શોષક. ગેસનો તબક્કો જેમાં કાઢવામાં આવેલ ઘટક સ્થિત છે - વાહક ગેસ, અને કાઢવામાં આવેલ ઘટક શોષિત અવસ્થામાં પસાર થયા પછી, તેને કહેવામાં આવે છે. શોષણ

આ કિસ્સામાં અરજી કરો:

1) જ્યારે અન્ય પદ્ધતિઓ બિનઅસરકારક હોય;

2) પ્રદૂષકોની સાંદ્રતા ખૂબ ઓછી છે અને તેની નોંધપાત્ર કિંમત અથવા જોખમને કારણે કાઢવામાં આવેલી અશુદ્ધિની ખાતરીપૂર્વક પુનઃપ્રાપ્તિ જરૂરી છે. શોષણ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને, SO 2, હાઇડ્રોકાર્બન, ક્લોરિન, હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ, કાર્બન ડિસલ્ફાઇડ અને અન્યને એક્ઝોસ્ટ ગેસમાંથી દૂર કરવામાં આવે છે.

શોષણની ઘટના સંપર્ક તબક્કાઓ વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પર શોષક અને શોષકના પરમાણુઓ વચ્ચે આકર્ષક દળોની હાજરીને કારણે છે. વાહક ગેસમાંથી શોષકની સપાટીના સ્તરમાં પ્રદૂષક પરમાણુઓનું સ્થાનાંતરણ થાય છે જો શોષકના આકર્ષક દળો વાહક ગેસના અણુઓમાંથી શોષક પર કાર્ય કરતા આકર્ષક દળો કરતા વધારે હોય. શોષિત પદાર્થના પરમાણુઓ, શોષકની સપાટી પર જાય છે, તેની ઉર્જા ઘટાડે છે, જેના પરિણામે લગભગ 60 kJ/mol (નાની) ગરમી છૂટે છે. આકર્ષણની શક્તિઓ અલગ છે - ભૌતિક અથવા રાસાયણિક અને તેથી, અલગ પડે છે:

શારીરિક શોષણ - જેમાં શોષકની સપાટી સાથે પ્રદૂષકોના પરમાણુઓની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા નબળા વિખરાયેલા, પ્રેરક દળો (વાન ડેર વોલ્સ દળો) દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. આ કિસ્સામાં, શોષિત અણુઓ શોષકના પરમાણુઓ સાથે રાસાયણિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં પ્રવેશતા નથી અને તેમની વ્યક્તિત્વ જાળવી રાખે છે.

શારીરિક શોષણ ઉચ્ચ પ્રક્રિયા ઝડપ, ઓછી બોન્ડ તાકાત અને ઓછી ગરમી દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. વધતા તાપમાન સાથે, ભૌતિક રીતે શોષિત પદાર્થની માત્રામાં ઘટાડો થાય છે, અને દબાણમાં વધારો શોષણની માત્રામાં વધારો તરફ દોરી જાય છે. ફાયદો એ પ્રક્રિયાની સરળ ઉલટાવી શકાય તેવું છે:

એ) દબાણ ઘટાડવું

b) તાપમાનમાં વધારો. શોષિત અણુઓ રાસાયણિક રચના બદલ્યા વિના સરળતાથી શોષાય છે, અને ફરીથી ઉત્પન્ન થયેલ શોષકનો ફરીથી ઉપયોગ કરી શકાય છે. પ્રક્રિયાને ચક્રીય રીતે હાથ ધરવામાં આવી શકે છે, શોષણના તબક્કાને વૈકલ્પિક કરીને અને કાઢવામાં આવેલા ઘટકને છોડવામાં આવે છે.

રાસાયણિક શોષણ - શોષક અને શોષિત પદાર્થ વચ્ચેની રાસાયણિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયા પર આધારિત છે. આ કિસ્સામાં કાર્ય કરતી શક્તિઓ ઘણી વધારે છે, અને પ્રકાશિત ગરમી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાની ગરમી સાથે એકરુપ છે અને તેનું પ્રમાણ 20 - 400 kJ/mol છે.

મુખ્ય તફાવતો:

)શોષક અણુઓ, સરળતાથી રાસાયણિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં પ્રવેશ્યા પછી, સપાટી પર અને શોષકના છિદ્રોમાં નિશ્ચિતપણે રાખવામાં આવે છે;

) નીચા તાપમાને પ્રતિક્રિયા દર ઓછો હોય છે, પરંતુ વધતા તાપમાન સાથે વધે છે.

બંને પ્રકારના શોષણ એકબીજા સાથે હોય છે, જો કે, ગેસ શુદ્ધિકરણ માટે ભૌતિક શોષણ સૌથી વધુ મહત્વ ધરાવે છે.

ઔદ્યોગિક શોષક

કોઈપણ નક્કર સપાટી ધરાવે છે અને તેથી, સંભવિત રૂપે શોષક છે.

તકનીકીમાં, (સિન્ટરિંગ), સંશ્લેષણ અને વિશેષ પ્રક્રિયાના પરિણામે પ્રાપ્ત અત્યંત વિકસિત આંતરિક સપાટીવાળા શોષકનો ઉપયોગ થાય છે.

શોષકમાં હોવું જોઈએ:

- મોટી ગતિશીલ ક્ષમતા (રક્ષણાત્મક ક્રિયા સમય);

- વિશાળ ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર;

- પસંદગીક્ષમતા;

- થર્મલ અને યાંત્રિક સ્થિરતા;

- પુનર્જીવિત કરવાની ક્ષમતા;

- ઉત્પાદનમાં સરળતા;

- ઓછી કિંમત;

આ સક્રિય કાર્બન, સિલિકા જેલ્સ, ઝીઓલાઇટ્સ, માટીના ખનિજો, છિદ્રાળુ ચશ્મા અને અન્ય છે.

શોષકની શોષણ ક્ષમતા (પ્રવૃત્તિ)

તેનો ઉપયોગ ઉપકરણોના કદ અને ગેસ શુદ્ધિકરણની કાર્યક્ષમતા નક્કી કરવા માટે થાય છે.

શોષકની સ્થિર અને ગતિશીલ ક્ષમતાઓ છે. પરિમાણ [શોષિત પદાર્થના ગ્રામ/100 ગ્રામ દીઠ. શોષક અથવા mol/g]

સ્થિર ક્ષમતા દર્શાવે છે કે સંતુલન સ્થિતિમાં શોષક કેટલા પદાર્થને શોષી શકે છે.

ગતિશીલ ક્ષમતા પ્રક્રિયાની શરૂઆતથી શોષકની "પ્રગતિ" ની શરૂઆત સુધી શોષક સ્તર દ્વારા શોષાયેલા પદાર્થને અનુરૂપ છે, એટલે કે. જ્યારે શોષક સ્તરને છોડીને કેરિયર ગેસમાં શોષકના નિશાન દેખાય છે.

શોષણ ક્ષમતા પદાર્થની પ્રકૃતિ પર આધારિત છે, તે સપાટીના વિસ્તાર, છિદ્રાળુતા અને છિદ્રોના કદમાં ઘટાડો સાથે વધે છે. તે વધે છે: વાહક ગેસમાં પ્રદૂષકોની વધતી સાંદ્રતા સાથે; સિસ્ટમમાં દબાણ. જેમ જેમ તાપમાન અને ભેજ વધે છે તેમ, શોષણ ક્ષમતા ઘટે છે, તેથી ઉપયોગ કરતા પહેલા તેને સૂકવવામાં આવે છે. સેંકડો અને હજારો ચક્રો કરતી વખતે સારો શોષક પ્રવૃત્તિ ગુમાવતો નથી.

અશુદ્ધિઓની ઓછી સામગ્રી સાથે મોટા પ્રમાણમાં વાયુઓની પ્રક્રિયા કરતી વખતે શોષણ ગેસ શુદ્ધિકરણ સૌથી વધુ અસરકારક છે, ઉદાહરણ તરીકે, સલ્ફર સંયોજનો અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડમાંથી પ્રક્રિયા વાયુઓના બારીક શુદ્ધિકરણ માટે, તેમજ ઝેરી પદાર્થો અને કાર્સિનોજેન્સના વરાળને દૂર કરતી વખતે. જ્યારે અશુદ્ધિઓની સામગ્રીને મિલિયન દીઠ કેટલાક ભાગો અથવા તેનાથી પણ ઓછી કરવી જરૂરી હોય ત્યારે તેનો ઉપયોગ કરવો સૌથી યોગ્ય છે, ઉદાહરણ તરીકે, તીવ્ર ગંધવાળા પ્રદૂષકો જ્યારે હવામાં તેમની સામગ્રી લગભગ 100 ppb હોય ત્યારે શોધી શકાય છે, તેથી તે એકાગ્રતા પણ ઓછી ઘટાડવા માટે જરૂરી છે.

શોષણ પ્રણાલીઓની અસરકારકતા મુખ્યત્વે શોષકના ગુણધર્મો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, જે આવશ્યક છે:

- ઉચ્ચ શોષણ ક્ષમતા ધરાવે છે;

- ઉચ્ચ પસંદગીક્ષમતા ધરાવે છે;

- ઉચ્ચ યાંત્રિક શક્તિ ધરાવે છે;

- સારી રીતે પુનર્જીવિત થાય છે;

- ઓછી કિંમત છે.

શોષકને ત્રણ જૂથોમાં વહેંચવામાં આવે છે:

) બિન-ધ્રુવીય ઘન પદાર્થો જેની સપાટી પર ભૌતિક શોષણ થાય છે.

) ધ્રુવીય - રાસાયણિક શોષણ ગેસના અણુઓની રચના અને શોષકની સપાટીને બદલ્યા વિના થાય છે.

) સપાટી પરના પદાર્થો કે જેની સંપૂર્ણ રાસાયણિક શોષણ થાય છે અને જે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા પછી ગેસના પરમાણુઓને શોષી લે છે, તેમના રિપ્લેસમેન્ટની જરૂર છે.

સૌથી સામાન્ય બિન-ધ્રુવીય શોષક સક્રિય કાર્બન છે, જેમાં સમાન પ્રકારના તટસ્થ અણુઓનો સમાવેશ થાય છે અને પરમાણુ સ્તરે ચાર્જના સમાન વિતરણ સાથેની સપાટી હોય છે.

જારી:

) ઘરેલું વેન્ટિલેશન સિસ્ટમ્સ AG, KAU, SKT માટે. ગ્રેન્યુલનું કદ 1 - 6 mm, ρ n = 380 - 600 kg/m3.

રિકવરી કોલસો AR, ART, SKT - 3.

) મોલેક્યુલર ચાળણી કોલસા MSC.

સંતુલન સ્થિતિમાં 1 ગ્રામ શોષક દ્વારા શોષાયેલ ગેસનું પ્રમાણ શોષક અને શોષકની પ્રકૃતિ તેમજ તાપમાન અને દબાણ પર આધારિત છે. t=const પર શોષિત પ્રદૂષકોના સમૂહ (m) ની અવલંબન શોષક (સક્રિય કાર્બન) પર.

શોષણ ઇસોથર્મ બતાવે છે કે શોષણ એ એક્ઝોથર્મિક પ્રક્રિયા હોવાથી, વધતા તાપમાન સાથે સંતુલન પર શોષાયેલા પદાર્થનું પ્રમાણ ઘટે છે.

શોષક પુનર્જીવનમાં શામેલ છે:

ડિસોર્પ્શન, સૂકવણી, ઠંડક

a) થર્મલ (160 ÷ 170°)

b) ઊંચા તાપમાને (300 - 400°)

c) વિસ્થાપન (ઠંડા)

શોષકોની ગણતરી

નિર્ધારિત કરવાના મુખ્ય જથ્થાઓ છે: આપેલ પ્રક્રિયા સમયે ઉપકરણનો વ્યાસ અને સોર્બન્ટ લેયરના શબ્દની ઊંચાઈ.

) અનુમતિપાત્ર કાલ્પનિક ગેસ વેગ (મુક્ત વિભાગમાં વેગ)

ω 0 = (0.016 r ρ us d e g / ρ g) 0.5

d e - ગ્રાન્યુલ્સનો સમકક્ષ વ્યાસ, m,

ρ g - ગેસની ઘનતા, kg/m 3,

ω 0 ≤ 0.3 m/s.

શોષકની છિદ્રાળુ માળખું

છિદ્રાળુ માળખું સોર્બેન્ટના શોષણ ગુણધર્મો પર નોંધપાત્ર અસર કરે છે.

સોર્બન્ટ સપાટીમાં શામેલ છે:

બાહ્ય સપાટી, મેક્રોપોર્સની સંખ્યા પર આધાર રાખીને અને 0.5 ÷ 2.0 m 2 / h છે, એટલે કે. કુલ સપાટીના 2.0 ÷ 0.5%;

માઇક્રોપોર્સની દિવાલો દ્વારા રચાયેલી આંતરિક સપાટી. તે 500 ÷ 1000 m 2/h બરાબર હોઈ શકે છે.

છિદ્રાળુ શરીરની સપાટી:

N A - અવગાડ્રોનો નંબર,

a m એ શોષિત અણુઓના સતત મોનોલેયર સાથે સપાટીને આવરી લેવાને અનુરૂપ શોષણ મૂલ્ય છે,

S m - એક શોષિત પરમાણુ દ્વારા કબજે કરેલ વિસ્તાર,

S m = 1.53 · V 2/3, V એ શોષાયેલા પદાર્થનું દાઢનું પ્રમાણ છે.

S m N2 = 1.62 m 2.

ઘન ની કુલ છિદ્રાળુતા તેની ઘનતા દ્વારા નક્કી કરી શકાય છે.

છિદ્રાળુ શરીરની સાચી (ρ ist), દેખીતી (ρ kazh) અને બલ્ક (ρ us) ઘનતા છે.

સાચું - ગીચતાથી ભરેલા શરીરના એકમ વોલ્યુમનો સમૂહ (છિદ્રો ધરાવતું નથી).

દેખીતી - છિદ્રાળુ શરીરના એકમ જથ્થા દીઠ દળ, જેમાં છિદ્રોના જથ્થાનો સમાવેશ થાય છે, પરંતુ અનાજ વચ્ચેના ખાલીપોના જથ્થાને બાદ કરતાં.

જથ્થાબંધ - છિદ્રાળુ શરીરના એકમ જથ્થાનો સમૂહ, જેમાં ગાઢ પદાર્થનું પ્રમાણ, છિદ્રોનું પ્રમાણ અને અનાજ વચ્ચેના ખાલીપોનું પ્રમાણ.

કુલ છિદ્ર વોલ્યુમ:

V ∑ = 1∕ρ દરેક = - 1∕ρ સ્ત્રોત, g∕cm 3 .

સક્રિય કાર્બન ρ સ્ત્રોત, = 1750 ÷ 2100 ρ દરેક = 500 ÷ 1000 ρ us = 200 ÷ 600

નરમ દાણાદાર સિલિકા જેલ ρ ist = 2100 ÷ 2300 ρ દરેક = 1300 ÷ 1400 ρ us = 800 ÷ 850

બરછટ દાણાવાળી સિલિકા જેલ ρ ist = 2100 ÷ 2300 ρ દરેક = 750 ÷ 850 ρ us = 500 ÷ 600

ઝીઓલાઇટ્સ ρ સ્ત્રોત = 2100÷ 2300 ρ દરેક = 1200 ÷ 1400 ρ us = 600 ÷ 800

શોષકની લાક્ષણિકતાઓ

સક્રિય કાર્બન- કાર્બનિક મૂળના સોર્બેન્ટ્સ (કોલસો, પીટ, લાકડાની સામગ્રી, કાગળના ઉત્પાદનનો કચરો, પ્રાણીઓના હાડકાં, અખરોટના શેલ, ફળોના બીજ વગેરે).

સૌપ્રથમ, સ્ત્રોત સામગ્રીને t = 600 ÷ 900 °C પર ગરમીની સારવાર આપવામાં આવે છે, કોલસામાંથી ભેજ અને રેઝિન બાષ્પીભવન થાય છે, અને પછી છિદ્રાળુતા આપવા માટે તેને સક્રિય કરવામાં આવે છે - વરાળ, વાયુઓ અથવા રાસાયણિક રીએજન્ટ્સ (CO, CO 2, NH 3, પાણીની વરાળ) t = 800 ÷ 900°С પર. તાપમાન, એક્ટિવેટર સપ્લાય રેટ અને સક્રિયકરણ સમય માપવાથી, વિવિધ શોષણ અને માળખાકીય ગુણધર્મો સાથે સક્રિય કાર્બનની બ્રાન્ડ્સ મેળવવામાં આવે છે: BAU, DAK, AR - A, AR - B, CAD, SKT - 1,2,3,4. મુખ્ય લાક્ષણિકતા ρ us અને અપૂર્ણાંક રચના છે. 2 ÷ 5 મીમી, H › વ્યાસ સાથે, ગ્રાન્યુલ્સના સ્વરૂપમાં ઉત્પન્ન થાય છે. કેટલીકવાર તેને 0.15 ÷ 2.5 મીમીના નાના અપૂર્ણાંકમાં કચડી નાખવામાં આવે છે અને સ્થિર હલનચલન અને શોષક સ્તર સાથે ગેસ શુદ્ધિકરણ માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

પાઉડર કોલસો d fr< 0,15 мм - для очистки веществ в жидкой фазе. БАУ - Березовский активный уголь, АГ - гранулированный активный уголь, АР - активный уголь рекуперационный. КАУ - косточковый, СКТ - уголь сернистокалиевой активации.

ગેસ ઉત્સર્જન (વેન્ટિલેશન) ને શુદ્ધ કરવા માટે, ગ્રેડ AG અને KAU નો ઉપયોગ થાય છે. SKT, તેમજ પોલિમર મટિરિયલ્સ અને મોલેક્યુલર સિવ કોલસા (MSC)થી બનેલા કોલસા - પ્રદૂષકોની ઓછી સાંદ્રતાના પ્રદેશમાં ઉચ્ચ શોષણ પ્રવૃત્તિ ધરાવે છે, જે વધેલી શક્તિ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, જેમ કે ACS - (યુરેનિયમ પોલિમરમાંથી બનાવેલ).

નકારાત્મક ગુણધર્મો - જ્વલનશીલતા, t = 250 °C પર ઓક્સિડાઇઝ, આગના જોખમને ઘટાડવા માટે, સિલિકા જેલ્સ કોલસામાં ઉમેરવામાં આવે છે.

સિલિકા જેલ્સ હાઇડ્રેટેડ આકારહીન હોય છે, જે પ્રવાહી કાચ અને સલ્ફ્યુરિક એસિડ પર પ્રતિક્રિયા કરીને મેળવવામાં આવે છે. આ એક ખનિજ શોષક છે, એક પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદન (SiO 2 nH 2 O) d fr = 0.2 ÷ 7 mm અનાજના સ્વરૂપમાં,

ρ us = 0.2 ÷ 7 g∕cm 3.

સસ્તું સોર્બેન્ટ, ઘર્ષણ માટે ઉચ્ચ યાંત્રિક શક્તિ ધરાવે છે, નીચું પુનર્જીવિત તાપમાન (110-120 ° સે), વાયુઓને સૂકવવા અને કાર્બનિક પ્રદૂષકોને પકડવા માટે વપરાય છે.

સિલિકા જેલ, એસિડિક વાતાવરણમાં મેળવવામાં આવે છે અને એસિડિફાઇડ પાણીથી ધોવાઇ જાય છે, તેમાં નાના છિદ્રો હોય છે. આલ્કલાઇન વાતાવરણમાં - મોટા-છિદ્રાળુ.

અનાજના આકાર પર આધાર રાખીને:

- ગઠ્ઠો સિલિકા જેલ (અનિયમિત આકારના અનાજ);

- દાણાદાર (ગોળાકાર અથવા અંડાકાર આકારના અનાજ).

- પ્રવાહીયુક્ત પલંગ સાથેની પ્રક્રિયાઓ માટે - 0.1 ÷ 0.25 મીમી

- ફરતા સ્તર સાથે - 0.5 ÷ 2.0 મીમી

- સ્થિર સ્તર સાથે - 2.0 ÷ 7.0 મીમી

ગેરલાભ - ટપકતા ભેજના પ્રભાવ હેઠળ અનાજનો વિનાશ

એલ્યુમિનિયમ જેલ્સ - Al 2 O · n · H 2 O - સક્રિય એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ, સિલિકા જેલ્સની જેમ, હાઇડ્રોફિલિક શોષક છે, તેઓ વિકસિત માળખું ધરાવે છે, વિશાળ સપાટી વિસ્તાર ધરાવે છે અને વાયુઓને સૂકવવા, હાઇડ્રોકાર્બન અને ફ્લોરિનને પકડવા માટે યોગ્ય છે. તેઓ પાણી માટે વધુ પ્રતિરોધક છે. તેઓ તેમના પોતાના સમૂહમાંથી 4 થી 10% પાણીની વરાળને શોષી લેવામાં સક્ષમ છે.

ઝીઓલાઇટ્સ(ગ્રીકમાંથી: ઉકળતા પથ્થરો). ઉપર ચર્ચા કરાયેલા તમામ શોષક તત્વોનું માળખું અનિયમિત હોય છે, તેથી વિવિધ કદના અણુઓ તેમના છિદ્રોમાં પ્રવેશી શકે છે અને રહી શકે છે, એટલે કે. તેમની પાસે પસંદગીયુક્ત શોષણ નથી - આ તેમનો ગેરલાભ છે.

સખત નિયમિત છિદ્રાળુ માળખું ધરાવતા શોષક તત્વો સમાન કદના અણુઓને પસંદગીયુક્ત રીતે શોષી શકે છે - આ કુદરતી ખનિજો છે સાઈડરાઈટ, ફૌજાસાઈટ, એરીઓનાઈટ, ગ્લાબેઝાઈટ, મોર્ડેનાઈટ વગેરે. ગરમીની સારવાર દ્વારા તેઓ ઉચ્ચ છિદ્રાળુતા, વિશાળ સપાટી વિસ્તાર અને સમાનતા સાથે શોષકમાં રૂપાંતરિત થાય છે. છિદ્ર માપો. કુદરતમાં થોડા કુદરતી ઝિઓલાઇટ્સ છે, તે અશુદ્ધિઓથી દૂષિત છે, તેથી ઔદ્યોગિક ઉપયોગ માટે લગભગ 100 પ્રકારના ઝિઓલાઇટ્સનું સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું છે.

સૌથી વધુ લાગુ પડતા ઝીઓલાઇટ્સ KA, NaA, CaA, NaX, CaX છે. પ્રથમ અક્ષર કેશનને અનુલક્ષે છે જે જાળીના ચાર્જ (K +, Na +, Ca +) ને વળતર આપે છે, બીજો - ક્રિસ્ટલ જાળીનો પ્રકાર.

ઝીઓલાઇટ એ અનન્ય શોષક છે જે એમોનિયા, SO 2, એસિટિલીન, H 2 S, CO 2, વગેરેને દૂર કરે છે.

શોષક તત્વોનું પુનર્જીવન

પુનર્જીવનમાં તેના છિદ્રોમાંથી શોષિત પદાર્થોને દૂર કરવાનો સમાવેશ થાય છે. શુદ્ધિકરણ પ્રક્રિયાની અસરકારકતા શોષકમાંથી શોષિત પદાર્થના પ્રકાશનની ગુણવત્તા અને ઝડપ પર આધારિત છે.

શોષણ પદ્ધતિઓ:

― થર્મલ (શોષક સ્તરનું તાપમાન 110 - 130 ° સે - સામાન્ય અને 300 - 400 - એલિવેટેડ તાપમાને વધારવું);

- ડિસ્પ્લેસમેન્ટ ડિસોર્પ્શન (30 - 80 ° સે પર);

- તીવ્ર પાણીની વરાળના ક્ષેત્ર સાથે ડિસોર્પ્શન હાલમાં વધુ સામાન્ય છે.

શોષણ છોડની ડિઝાઇન

) શોષકના નિશ્ચિત (સ્થિર) સ્તર સાથે સામયિક શોષક.

ઉપરથી નીચે સુધી ગેસ પુરવઠો (અથવા ઊલટું). જો જરૂરી હોય તો, શોષકને છાજલીઓ પર સ્તરોમાં, શોષકના રિંગ સ્તર સાથે મૂકવામાં આવે છે.

સતત પ્રક્રિયા હાથ ધરવા માટે, ઓછામાં ઓછા બે ઉપકરણો ઇન્સ્ટોલ કરેલા છે.

) પ્રથમ તબક્કો શોષણ છે

) ડિસોર્પ્શન - ગેસનો પુરવઠો બંધ કરવામાં આવે છે અને વરાળ આપવામાં આવે છે. શોષકને ગરમ કરવાના પરિણામે, શોષિત ઘટકોનું ડિસોર્પ્શન થાય છે, જે, વરાળ સાથે, વિભાજન ઉપકરણમાંથી દૂર કરવામાં આવે છે.

) શોષકને સૂકવવા - વરાળનો પુરવઠો બંધ કરો અને ગરમ હવા સપ્લાય કરો

) ઠંડક - ઠંડી હવા પૂરી પાડવામાં આવે છે.

શોષક ગેસ શુદ્ધિકરણ

શોષણ એકમોની ગણતરી

તે ડિઝાઇનના પરિમાણો (વ્યાસ, ઊંચાઈ), શોષકનું પ્રમાણ, હાઇડ્રોલિક પ્રતિકારની રક્ષણાત્મક ક્રિયાનો સમય અને કેટલાક અન્ય જથ્થાઓ નક્કી કરવામાં સમાવે છે.

જ્યાં V Г એ થ્રેશોલ્ડ મિશ્રણ m 3 ∕s નો વોલ્યુમેટ્રિક પ્રવાહ દર છે,

ઉપકરણના મુક્ત વિભાગ સાથે સંબંધિત ઝડપ, m ∕s.

નિશ્ચિત સ્તર = 0.25 ÷ 0.3 m ∕s ધરાવતા ઉપકરણો માટે.

) ઉપકરણમાં એક વખત લોડ કરવા માટે શોષકનું પ્રમાણ

n y - ટ્રાન્સફર એકમોની સંખ્યા;

ß y - વોલ્યુમેટ્રિક માસ ટ્રાન્સફર ગુણાંક, કિગ્રા ∕m 3 સે.

અથવા

u n, u k - બાષ્પ-ગેસ મિશ્રણમાં શોષકની પ્રારંભિક અને અંતિમ સાંદ્રતા,

x, y - વરાળ-ગેસ તબક્કામાં ઘન અને શોષકમાં શોષકની વર્તમાન સાંદ્રતા, kg ∕m 3,

x x, y x - શોષણની સંતુલન સાંદ્રતા, kg∕m 3.

ગ્રાફિકલ એકીકરણ દ્વારા સમીકરણ ઉકેલી શકાય છે. “y” મૂલ્યોની શ્રેણીને જોતાં, અમે કોઓર્ડિનેટ્સ 1∕(y - y *) - y માં ગ્રાફ બનાવીએ છીએ, અને પછી, વક્રીય ટ્રેપેઝોઇડના ક્ષેત્રને માપીને, અમે ઇચ્છિત અવિભાજ્યનું મૂલ્ય શોધી કાઢીએ છીએ. ભીંગડાને ધ્યાનમાં લો: M 1 = l 1 ∕h 1 અને M 2 = l 2 ∕h 2 ,

l 1 - ઑર્ડિનેટ મૂલ્ય 1∕(y - y *),

h 1 - mm માં સમાન ઓર્ડિનેટનું મૂલ્ય,

l 2 - ગ્રાફ y પર એબ્સીસાનું મૂલ્ય,

h 2 - mm માં સમાન abscissa નું મૂલ્ય.

વહન એકમોની સંખ્યા મેળવવા માટે વપરાતો ગ્રાફ બનાવવા માટે, y x (x x) ની કિંમત નક્કી કરવી જરૂરી છે. આ કરવા માટે, શોષણ ઇસોથર્મ્સ (લાઇન 2) અને પ્રક્રિયાની ઓપરેટિંગ લાઇન (લાઇન 1) બનાવવી જરૂરી છે. શોષણ ઇસોથર્મ (સંતુલન વળાંક 0 at t = const પ્રક્રિયાની મુખ્ય લાક્ષણિકતા અને 0 = f(p),

અને 0 એ સ્થિર પ્રવૃત્તિ છે,

p - આંશિક દબાણ.

ગેસ તબક્કામાં શોષિત પદાર્થની સાંદ્રતા અને તે વચ્ચે ક્લેપીરોન સમીકરણ છે:

Kg∕m 3 .

શોષણ ઇસોથર્મ પ્રાયોગિક (અથવા સંદર્ભ) ડેટાના આધારે બનાવવામાં આવે છે. કાર્યકારી રેખા બનાવવા માટે, ઓછામાં ઓછા બે બિંદુઓના કોઓર્ડિનેટ્સને જાણવું જરૂરી છે જે પ્રક્રિયાની ઓપરેટિંગ શરતોને પૂર્ણ કરે છે.

ઉદાહરણ તરીકે, જો y n, y k અને x n નો ઉલ્લેખ કરવામાં આવે છે (નક્કર તબક્કામાં કાઢવામાં આવેલા ઘટકની પ્રારંભિક સાંદ્રતા), તો પછી ઘન તબક્કા x k માં શોષકની અંતિમ સાંદ્રતા સમીકરણ પરથી નક્કી કરવામાં આવે છે:

એકમ સમય દીઠ શોષક સાથે સંતૃપ્ત શોષકનું પ્રમાણ (કાર્યકારી સ્તરનું કદ).

,m 3∕ સે,

મૂલ્ય x* (નક્કર તબક્કામાં શોષણની સંતુલન સાંદ્રતા), આપેલ મૂલ્ય "y" ને અનુરૂપ, શોષણ ઇસોથર્મ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. કોઓર્ડિનેટ્સ (·)A (x n;y k) અને (∙) B (x k;y n) જાણીને, અમે તેમને ગ્રાફ પર કાવતરું કરીએ છીએ અને તેમને સીધી રેખા સાથે જોડીએ છીએ.

x *, y * નક્કી કરવા માટે આપણે y n - y k ના અંતરાલમાં "y" ની કિંમતો સેટ કરીએ છીએ જો પ્રારંભિક (∙) y n થી સમતુલન રેખા 2 થી (∙) Г સાથે આંતરછેદ સુધી ચાલુ રાખવામાં આવે. અને x અક્ષ પર પ્રક્ષેપિત કરીએ છીએ, અમને આપેલ મૂલ્ય y n પર ઘન તબક્કા x * માં શોષકનું સંતુલન સંયોજન મળે છે. જો શોષણ ઇસોથર્મ અજાણ્યું હોય, તો તે પ્રમાણભૂત પદાર્થના શોષણ ઇસોથર્મમાંથી બનાવી શકાય છે. શોષણ મૂલ્યોનું મૂલ્ય સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને પુનઃગણતરી કરવામાં આવે છે:

,

પ્રમાણભૂત પદાર્થ (સામાન્ય રીતે બેન્ઝીન), કિગ્રા/કિગ્રા,

નિર્ધારિત ઇસોથર્મનું ઓર્ડિનેટ, kg/kg,

વી 1, વી 2 - પ્રવાહી સ્થિતિમાં પ્રમાણભૂત અને પરીક્ષણ પદાર્થના દાઢ વોલ્યુમો,

M એ પદાર્થનો દાઢ સમૂહ છે, kg/mol,

પ્રભાવ ગુણાંક,

પ્રવાહી સ્થિતિમાં પદાર્થની ઘનતા, kg/m3.

શોષક તરીકે, અમે AR-A ગ્રેડનો સક્રિય કાર્બન પસંદ કરીએ છીએ, d e = 1.3 ∙ 10 -3 m.

પછી અમે = 0.28m/s સ્વીકારીએ છીએ ,

.

શોષણ ઇસોથર્મ બનાવવા માટે, અમે કેટલાક પદાર્થોના સંતૃપ્ત વરાળના દબાણને નિર્ધારિત કરવા માટે મોનોગ્રામનો ઉપયોગ કરીએ છીએ, જેનો ઉપયોગ કરીને અમે સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને પદાર્થોના આંશિક દબાણને નિર્ધારિત કરીએ છીએ:

(1)

જ્યાં P 1, P 2 - પ્રમાણભૂત અને પરીક્ષણ પદાર્થનું આંશિક દબાણ, mm Hg (Pa),

Р S,1 - ચોક્કસ તાપમાન (mm Hg) પર પ્રમાણભૂત પદાર્થનું સંતૃપ્ત વરાળ દબાણ,

Р S,2 - પરીક્ષણ પદાર્થનું સંતૃપ્ત વરાળ દબાણ.

અભ્યાસ હેઠળના પદાર્થના ઇસોથર્મ બિંદુઓની ગણતરી કરતી વખતે, કોઓર્ડિનેટ્સ અને પ્રમાણભૂત પદાર્થના વળાંકમાંથી લેવામાં આવે છે, Р S,1, Р S,2 ના મૂલ્યો સંતૃપ્ત વરાળ દબાણના કોષ્ટકોમાંથી લેવામાં આવે છે. પી 2 - સૂત્ર (1) અનુસાર ગણતરી.

અનુરૂપ સાંદ્રતાના સંદર્ભમાં આંશિક દબાણને વ્યક્ત કરવાથી, અમે પ્રાપ્ત કરીએ છીએ:

(2)

ડાયથિલ ઈથર માટે એફિનિટી ગુણાંક (કોષ્ટક 36, કુઝનેત્સોવ).

) કોષ્ટક 25 અનુસાર (બેન્ઝીન વરાળના શોષણ પર સંતુલન ડેટા અને સક્રિય કાર્બન પર હવા સાથે તેમના મિશ્રણ , ,

) ડાયાગ્રામ (પૃષ્ઠ 115) અનુસાર અમે ડાયથાઈલ ઈથર, Р S,1 - બેન્ઝીન માટે - 75 mm Hg (9997.5 Pa), Р S, 2 - ડાયથાઈલ ઈથર માટે - 442 ના શોષણ ઇસોથર્મના બિંદુઓના કોઓર્ડિનેટ્સ નક્કી કરીએ છીએ. mm Hg ( 58918.6 Pa).

)વોલ્યુમ માસ ટ્રાન્સફર ગુણાંક:

અનુક્રમે ગેસ અને ઘન તબક્કાઓમાં વોલ્યુમેટ્રિક માસ ટ્રાન્સફર ગુણાંક, s -1,

m - વિતરણ ગુણાંક (સંતુલન રેખાની સરેરાશ ઢાળ).

કારણ કે - સામાન્ય રીતે ખૂબ નાનું છે, અમે મૂલ્યની અવગણના કરીએ છીએ.

તેના આધારે, તે ઉપકરણમાં હાઇડ્રોડાયનેમિક પરિસ્થિતિ અને પ્રવાહના ભૌતિક ગુણધર્મો પર આધારિત છે.

K y ની લક્ષી ગણતરીઓ માટે, માપદંડ સમીકરણોનો ઉપયોગ થાય છે:

Re> 30 પર

Re = 2 - 30 પર

ખાતે રે< 2

જ્યાં - નુસેલ્ટ પ્રસરણ માપદંડ.

ડી e - શોષક અનાજના સમકક્ષ વ્યાસ, m

,

ગેસ પ્રવાહની ગતિ, m/s

નિશ્ચિત શોષક સ્તરની છિદ્રાળુતા,

ઘનતા, kg/m 3

ગતિશીલ સ્નિગ્ધતા, Pa s

- Prandtl પ્રસરણ માપદંડ.

) ઉપકરણમાં નિશ્ચિત શોષક સ્તરની ઊંચાઈ

,

h - ટ્રાન્સફર યુનિટની ઊંચાઈ,

જ્યાં G g એ ગેસ સમૂહ પ્રવાહ દર છે, kg∕s

S sl - સ્તર ક્રોસ-સેક્શન, m 2

શોષિત પદાર્થ માટે સંતુલન સમીકરણો;

શોષણ ગતિશાસ્ત્રના સમીકરણો;

શોષણ ઇસોથર્મ સમીકરણ.

: (બેન્ઝીન માટે),

:

સમીકરણોને ઉકેલવા માટેના શોષણ ઇસોથર્મને ત્રણ પ્રદેશોમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે:

પ્રદેશ એ ગેસની સાંદ્રતા અને શોષિત પદાર્થની માત્રા વચ્ચેનો રેખીય સંબંધ છે અને પરંપરાગત રીતે એવું માનવામાં આવે છે કે શોષણ ઇસોથર્મ હેનરીના કાયદાનું પાલન કરે છે.

પછી શોષણની અવધિ:

;

જ્યાં y n એ શોષિત પદાર્થની પ્રારંભિક સાંદ્રતા છે, kg∕m 3

x* - શોષિત પદાર્થની સંતુલન રકમ, kg∕kg (શોષણ ઇસોથર્મમાંથી લેવામાં આવે છે અને શોષકની બલ્ક ઘનતા દ્વારા ગુણાકાર કરવામાં આવે છે).

વિસ્તાર - વક્ર

ગેસના પ્રવાહમાં પદાર્થની સામગ્રી ક્યાં છે, આપેલ તાપમાન, kg/m3 પર શોષક દ્વારા મહત્તમ રીતે શોષાય છે તે પદાર્થના અડધા જેટલા જથ્થા સાથે સંતુલન.

પ્રદેશ - શોષક દ્વારા શોષાયેલા પદાર્થની માત્રા મર્યાદા સુધી પહોંચે છે અને સ્થિર રહે છે

) માસ ટ્રાન્સફર ઝોનની ઊંચાઈ (વર્કિંગ લેયરની ઊંચાઈ)

,

સંતુલન સંતૃપ્તિનો સમય, સેકન્ડ

ન્યૂનતમ પ્રગતિ સાંદ્રતા પર રક્ષણાત્મક કાર્યવાહીનો સમય,

નહિ વપરાયેલ શોષણ ક્ષમતા,

) સ્તરમાં પ્રેશર ડ્રોપ (જો લેયર પોરોસિટી E = 0.4 હોય તો ફોર્મ્યુલા લાગુ પડે છે)

∆Р - સ્તરમાં દબાણમાં ઘટાડો, kg/m 3

g - 9.81 m/s 2

d e - સમકક્ષ અનાજ વ્યાસ, m

G - ગેસ સમૂહ વેગ, kg/(m 2 ∙s)

1)- ખાતે<0,25м/с, ламинарный режим

)- સંક્રમણ પ્રદેશ

)- ઝીઓલાઇટના સ્તરમાં

- બોલ માટે, - સિલિન્ડરો માટે

પ્રાપ્ત મૂલ્યોને સમીકરણમાં બદલીને

ચાલો સમીકરણ અનુસાર વોલ્યુમ સાંદ્રતાના સંદર્ભમાં આંશિક દબાણને વ્યક્ત કરીએ

0.005125t.k. Re>30, પછી 80.23

નક્કર શોષક પર શોષણની સુવિધાઓ

ગેસ-સોલિડ અથવા લિક્વિડ-સોલિડ ઇન્ટરફેસ પર શોષણ થાય છે.

પ્રવાહીથી વિપરીત, નક્કર સપાટી ઊર્જાસભર અને ભૌમિતિક રીતે અસંગત હોય છે. વધુમાં, નક્કર શોષકમાં છિદ્રો હોઈ શકે છે, છિદ્રોની હાજરી એ હકીકત તરફ દોરી જાય છે કે શોષણ સાથે છે કેશિલરી ઘનીકરણ.

ચાલો આપણે શોષક અનાજના ક્રોસ સેક્શનને ધ્યાનમાં લઈએ (ફિગ. 14).

એ

ચોખા. 14. અનાજ વિભાગ

શોષક

તબક્કાની અંદર, તમામ દળો સંતુલિત છે. તબક્કાના ઇન્ટરફેસ પર, આંતરપરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દળોની કોઈ અવકાશી સમપ્રમાણતા નથી. તેથી, શિખરોમાં વળતર વિનાની ઊર્જા મહત્તમ છે.

નક્કર શોષક પર શોષણ બે તબક્કામાં થાય છે:

પ્રસરણ - શોષકની સપાટી પર પદાર્થનું પ્રસરણ;

શોષણ પોતે.

મર્યાદિત તબક્કો, જે સમગ્ર પ્રક્રિયાનો દર નક્કી કરે છે, તે પ્રસરણ છે. તેથી, મિશ્રણ એક મહત્વપૂર્ણ પરિબળ છે.

શોષક સપાટીની ભૌમિતિક અસમાનતાને લીધે, શોષણ મૂલ્ય શોષકના એકમ સમૂહ દીઠ શોષણની માત્રા તરીકે નક્કી કરવામાં આવે છે.

, mol/kg.

નક્કર શોષકની લાક્ષણિકતાઓ.

શોષક માટે જરૂરીયાતો

સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા શોષક પદાર્થો કાર્બન સોર્બેન્ટ્સ (લાકડા અથવા અસ્થિ ચારકોલ, ગ્રેફાઇટાઇઝ્ડ થર્મલ કાર્બન બ્લેક), બેન્ટોનાઇટ માટી, સિલિકા જેલ, ઝીઓલાઇટ્સ વગેરે છે.

કાર્બન sorbentsતે તમામ પ્રકારના કાચા માલમાંથી મેળવવામાં આવે છે, જે ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં નક્કર કાર્બન અવશેષો ઉત્પન્ન કરી શકે છે - અશ્મિભૂત કોલસો, પીટ, લાકડું, અખરોટના શેલો, ફળોના બીજ અને પ્રાણીઓના હાડકાં. શ્રેષ્ઠ કોલસો તે છે જે નાળિયેરના શેલ અને જરદાળુના દાણામાંથી મેળવવામાં આવે છે.

કાર્બન સોર્બેન્ટ્સની શોષણ ક્ષમતા વધારવા માટે, તેઓને પાણીની વરાળ અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડની હાજરીમાં એલિવેટેડ તાપમાને રાખીને સક્રિય કરવામાં આવે છે. સક્રિયકરણ પ્રક્રિયા દરમિયાન, રેઝિન જે કોલસાના છિદ્રોને ભરે છે તે બળી જાય છે, શોષકની ચોક્કસ સપાટી અને તેથી તેની શોષણ ક્ષમતા વધે છે.

સક્રિય કાર્બનની વિશિષ્ટ સપાટી, તેના તમામ છિદ્રોની સપાટી સહિત, 1000 m 2 /g સુધી પહોંચી શકે છે.

કાર્બન સોર્બન્ટનો ઉપયોગ પાણી અને ખાદ્ય પદાર્થોને શુદ્ધ કરવા માટે થાય છે; ગેસ શુદ્ધિકરણ અને વિભાજન; દવામાં.

સિલિકા જેલપોલિસિલિક એસિડ જેલીને સૂકવીને મેળવવામાં આવે છે; રાસાયણિક રચના દ્વારા તે SiO 2 છે. છિદ્રાળુ અનાજના સ્વરૂપમાં ઉપલબ્ધ છે, ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર ~ 500 m 2 /g છે.

બેન્ટોનાઇટ- એસિડ સાથે પ્રી-એક્ટિવેટેડ માટીનો ઉપયોગ સીરપ, જ્યુસ અને વનસ્પતિ તેલના શુદ્ધિકરણ માટે થાય છે.

છિદ્રાળુ ચશ્માચશ્મામાંથી આલ્કલી અને આલ્કલાઇન પૃથ્વીની ધાતુઓ દૂર કરીને મેળવવામાં આવે છે.

ઝીઓલાઇટ્સ(ગરમ થાય ત્યારે ફૂલી જવાની ક્ષમતાને કારણે ગ્રીકમાંથી "ઉકળતા પથ્થર" તરીકે અનુવાદિત) - કુદરતી અને કૃત્રિમ એલ્યુમિનોસિલિકેટ સામગ્રી. તેમનું સ્ફટિક માળખું ટેટ્રાહેડ્રા 4– અને 5– દ્વારા રચાય છે, સામાન્ય શિરોબિંદુઓ દ્વારા ત્રિ-પરિમાણીય ફ્રેમમાં એકીકૃત થાય છે, પોલાણ અને ચેનલો દ્વારા ઘૂસી જાય છે જેમાં I અને II જૂથોની ધાતુઓના પાણીના પરમાણુઓ અને કેશન હોય છે.

ઝીઓલાઇટ્સ તેમના પોલાણમાંથી પાણી દૂર કર્યા પછી શોષણ ગુણધર્મો દર્શાવે છે (જ્યારે ગરમ થાય છે). વિવિધ જાતોના ઝીઓલાઇટ્સમાં પોલાણ અને ચેનલોના પ્રવેશદ્વારનું સખત રીતે વ્યાખ્યાયિત કદ હોય છે. તેથી, માત્ર અમુક ઘટકોને શોષવાની તેમની ક્ષમતા માટે તેમને "મોલેક્યુલર ચાળણી" પણ કહેવામાં આવે છે.

પેટ્રોલિયમ હાઇડ્રોકાર્બનના અલગતા અને શુદ્ધિકરણ માટે વપરાય છે; સફાઈ, સૂકવણી અને વાયુઓનું વિભાજન (હવા સહિત); ફ્રીન સૂકવણી; કિરણોત્સર્ગી તત્વોનું નિષ્કર્ષણ.

ત્યાં નક્કર શોષક છે છિદ્રાળુઅને બિન છિદ્રાળુ.

શોષક છિદ્રાળુતાકુલ છિદ્ર વોલ્યુમના ગુણોત્તર દ્વારા નિર્ધારિત વીશોષકના કુલ જથ્થામાં n વીજાહેરાતો

પી = વી p/ વીજાહેરાતો

છિદ્રના કદના આધારે, મેક્રોપોરસ, મેસોપોરસ અને માઇક્રોપોરસ શોષકને અલગ પાડવામાં આવે છે.

કોષ્ટક 3

શોષકની છિદ્રાળુતા શોષણ માટે ખૂબ મહત્વ ધરાવે છે: તે જેટલું ઊંચું છે, તેટલું ચોક્કસ સપાટીનું ક્ષેત્રફળ મોટું અને શોષણ ક્ષમતા વધારે છે. જો કે, આ માત્ર ત્યારે જ સાચું છે જો શોષક અણુઓ નાના હોય અને સરળતાથી છિદ્રોમાં પ્રવેશી શકે, એટલે કે. છિદ્રના કદ સાથે તુલનાત્મક.

ત્યાં ધ્રુવીય (હાઈડ્રોફિલિક) અને બિન-ધ્રુવીય (હાઈડ્રોફોબિક) શોષક છે.

ધ્રુવીય(પાણીથી સારી રીતે ભીનું) - સિલિકા જેલ, ઝીઓલાઇટ, માટી, છિદ્રાળુ કાચ ; બિન-ધ્રુવીય(પાણીથી ભીનું નહીં) - સક્રિય કાર્બન, ગ્રેફાઇટ, ટેલ્ક, પેરાફિન.

શોષક તત્વો માટેની આવશ્યકતાઓ:

વિશાળ ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર (ગ્રાઇન્ડીંગ દ્વારા, સપાટીને સક્રિય કરીને, છિદ્રાળુ સપાટી (સિરામિક્સ, ઈંટ) પર શોષકનો પાતળો સ્તર લાગુ કરીને પ્રાપ્ત થાય છે);

યાંત્રિક શક્તિ, થર્મલ અને રાસાયણિક સ્થિરતા;

ઓછી કિંમત;

પુનર્જીવનની શક્યતા.

શોષક પસંદ કરવાના નિયમો

શોષક પસંદ કરતી વખતે, શોષવામાં આવતા પદાર્થનો પ્રકાર (ધ્રુવીય, બિન-ધ્રુવીય, સર્ફેક્ટન્ટ) નક્કી કરવો જરૂરી છે. ધ્રુવીય શોષકનો ઉપયોગ જલીય દ્રાવણમાંથી શોષણ માટે થવો જોઈએ નહીં, કારણ કે તેઓ દ્રાવક - પાણીને શોષી શકે છે. બિન-જલીય દ્રાવણમાંથી શોષણ માટે તેનો ઉપયોગ કરવાની સલાહ આપવામાં આવે છે.

બિન-ધ્રુવીય શોષક જલીય માધ્યમોમાંથી સારી રીતે શોષાય છે.

ડિફિલિક પરમાણુઓ કોઈપણ શોષક પર શોષી શકાય છે. તે જ સમયે, તેઓ ધ્રુવીય વાતાવરણ તરફ તેમના ધ્રુવીય જૂથો સાથે અને તેમના બિનધ્રુવીય જૂથો સાથે બિન-ધ્રુવીય વાતાવરણ (ફિગ. 15) તરફ પોતાની જાતને દિશામાન કરે છે.

પરિણામી શોષણ સ્તર સપાટીની પ્રકૃતિને બદલી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, જલીય દ્રાવણમાંથી ડિફિલિક પરમાણુઓના શોષણ તરફ દોરી જાય છે હાઇડ્રોફિલાઇઝેશનકોલસાની સપાટી, જેના પરિણામે કોલસો પાણીથી ભીની થવાની ક્ષમતા પ્રાપ્ત કરે છે.

રિબાઇન્ડર અસર: જ્યારે સર્ફેક્ટન્ટ શોષાય છે, ત્યારે શોષક અને દ્રાવક વચ્ચેનો ધ્રુવીય તફાવત ઘટે છે.

ધ્રુવીયતામાં જેટલો મોટો તફાવત, દ્રાવ્ય અને દ્રાવકના વિભાજનની ડિગ્રી વધારે છે.

શોષક પસંદ કરતી વખતે, શોષકના પરમાણુઓના કદને ધ્યાનમાં લેવું જરૂરી છે: છિદ્રોનો વ્યાસ પરમાણુઓના વ્યાસ કરતાં વધુ હોવો જોઈએ.

નક્કર શોષક પર શોષણના મૂળભૂત સિદ્ધાંતો

ઘન પદાર્થો દ્વારા વાયુઓ અને વરાળના શોષણ માટે તમામ સિદ્ધાંતો વિકસાવવામાં આવ્યા છે, કારણ કે ઘન-વાયુ પ્રણાલીમાં માત્ર બે ઘટકોનો સમાવેશ થાય છે અને તેથી શોષણની ઘટનાના સૈદ્ધાંતિક વિચારણા માટે તે અનુકૂળ છે.

1915 માં, લેંગમુઇર અને પોલિનીએ એક સાથે અને સ્વતંત્ર રીતે ઘન પર વાયુઓના શોષણના બે સંપૂર્ણપણે અલગ સિદ્ધાંતો બનાવ્યા.

મોનોમોલેક્યુલર શોષણના લેંગમુઇરના સિદ્ધાંતના મૂળભૂત સિદ્ધાંતો.

ઘન શોષક પર મોનોમોલેક્યુલર ગેસ શોષણનો સિદ્ધાંત વિકસાવતી વખતે, લેંગમુઇર નીચેની ધારણાઓથી આગળ વધ્યા.

1. શોષણ શોષકની સમગ્ર મુક્ત સપાટી પર થતું નથી, પરંતુ મહત્તમ મુક્ત ઊર્જા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ સક્રિય કેન્દ્રો પર (લિક્વિડ-ગેસ ઈન્ટરફેસ પર શોષણ સાથે, બધા સક્રિય કેન્દ્રો ઉર્જાથી સમાન હોય છે) (ફિગ. 16).

2. શોષણ વ્યક્તિગત શોષણ કેન્દ્રો પર સ્થાનીકૃત છે (પરમાણુઓ સપાટી સાથે આગળ વધતા નથી).

3. શોષણ દળોની ક્રિયાના નાના ત્રિજ્યાને લીધે, દરેક સક્રિય કેન્દ્ર, શોષક પરમાણુને શોષી લેતું, બને છે.

વધુ શોષણ કરવામાં અસમર્થ બને છે (શોષિત પરમાણુઓને ત્રાટકતા અણુઓ વિલંબ કર્યા વિના પ્રતિબિંબિત થાય છે).

4. શોષક અણુઓ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને અવગણી શકાય છે.

5. સિસ્ટમમાં ગતિશીલ સંતુલન સ્થાપિત થાય છે, એટલે કે. શોષણનો દર ડિસોર્પ્શનના દર જેટલો છે.

નક્કર સપાટી દ્વારા ગેસ શોષણનું વર્ણન કરવા માટે લેંગમુઇર સમીકરણ

.

લેંગમુઇર સમીકરણનો ઉપયોગ મોનોમોલેક્યુલર સ્તરની બહાર શોષણની ગેરહાજરીમાં જ થઈ શકે છે.

પી

ચોખા. 17. s-આકારનું શોષણ ઇસોથર્મ

આવા ઇસોથર્મ્સની પ્રકૃતિ સમજાવવાની જરૂરિયાતને કારણે, અન્ય સિદ્ધાંતોની જરૂરિયાત ઊભી થઈ.

પોલિઆનીના પોલીમોલેક્યુલર શોષણના સિદ્ધાંતના મૂળભૂત સિદ્ધાંતો.

1. શોષણ માત્ર ભૌતિક દળોને કારણે છે.

2. શોષકની સપાટી પર કોઈ સક્રિય કેન્દ્રો નથી, અને શોષકની સમગ્ર સપાટી પરથી શોષણ દળો નીકળે છે અને તેની આસપાસ સતત બળ ક્ષેત્ર બનાવે છે.

3

ચોખા. 18. સ્કીમપોલીમોલેક્યુલર

દ્વારા શોષણપોલિઆની સિદ્ધાંતો

4. સપાટીથી અંતર સાથે શોષણ દળોની અસર ઘટે છે અને અમુક અંતરે શૂન્ય સમાન બને છે.

5. શોષણ ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ, શોષણના અણુઓના અનેક સ્તરો રચવાનું શક્ય બને છે. પ્રથમ શોષણ સ્તર સૌથી વધુ આકર્ષણ અને સંકોચન અનુભવે છે; તેમાં રહેલા વાયુયુક્ત ઉત્પાદનો પ્રવાહીમાં ઘટ્ટ થાય છે.

6. શોષકની સપાટી દ્વારા આપેલ પરમાણુનું આકર્ષણ શોષણ જગ્યામાં અન્ય અણુઓની હાજરી પર આધારિત નથી.

7. શોષણ દળો તાપમાન પર આધારિત નથી અને તેથી, તાપમાનમાં ફેરફાર સાથે શોષણનું પ્રમાણ બદલાતું નથી.

પોલિઆનીનો પોલીમોલેક્યુલર શોષણનો સિદ્ધાંત છિદ્રાળુ શોષક પર શોષણનું વર્ણન કરવાનું શક્ય બનાવે છે અને એસ-આકારના ઇસોથર્મની પ્રકૃતિને ગુણાત્મક રીતે સમજાવે છે. પોલિનીના સિદ્ધાંતની મુખ્ય ખામી એ શોષણ ઇસોથર્મ માટે વિશ્લેષણાત્મક અભિવ્યક્તિનો અભાવ છે.

BET ના પોલીમોલેક્યુલર શોષણના સિદ્ધાંતના મૂળભૂત સિદ્ધાંતો.

બ્રુનોઅર, એમ્મેટ અને ટેલરે વરાળ શોષણ પર લાગુ થિયરી વિકસાવી હતી. લેખકોના છેલ્લા નામના પ્રથમ અક્ષરો પછી આ સિદ્ધાંતને BET થીયરી કહેવામાં આવે છે.

1. શોષણ વેન ડેર વાલ્સ દળોની ક્રિયા હેઠળ થાય છે.

2. અસુરક્ષિત સપાટી ઉર્જા શોષકની સપાટી પર અસમાન રીતે વિતરિત થાય છે. સપાટી પર ઊર્જાની ઊંચી સાંદ્રતા સાથે સક્રિય કેન્દ્રો છે.

3. બધા સક્રિય સપાટી કેન્દ્રો શોષક કણો દ્વારા કબજે કરવામાં આવે છે, પ્રથમ સ્તર બનાવે છે. પ્રથમ સ્તરના દરેક પરમાણુ વધુ શોષણ માટે સક્રિય સાઇટનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, જે બીજા, ત્રીજા, વગેરે સ્તરોની રચના તરફ દોરી જાય છે. આ કિસ્સામાં, અનુગામી સ્તરોનું નિર્માણ શક્ય છે જો પ્રથમ એક ખાલી હોય (ફિગ. 19).

4. સમાન સ્તરની અંદર પડોશી શોષિત અણુઓની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને અવગણવામાં આવે છે;

5. એક ગતિશીલ સંતુલન છે: શોષણ  ડિસોર્પ્શન.

BET થીયરી s-આકારના શોષણ ઇસોથર્મને સમજાવે છે.

વધુમાં, શોષણ ઇસોથર્મનું વર્ણન કરતું એક સમીકરણ પ્રાપ્ત થયું, જેને કહેવાય છે. BET પોલીમોલેક્યુલર શોષણ સમીકરણ:

,

જ્યાં આર s - આપેલ તાપમાને સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ; r/r s - સંબંધિત વરાળ દબાણ;

,

kр - પ્રથમ સ્તર માટે શોષણ સંતુલન સ્થિરતા; kએલ - વરાળ ઘનીકરણ સતત.

ઓછા સંબંધિત દબાણ પર ( આર/આર s<< 1 и પી << પી s) BET સમીકરણ મોનોમોલેક્યુલર શોષણના લેંગમુઇર સમીકરણમાં ફેરવાય છે.

ફ્રેન્ડલિચ સમીકરણ

વ્યવહારમાં, પ્રયોગમૂલક ફ્રેન્ડલિચ સમીકરણનો ઉપયોગ ઘણીવાર શોષકની સાંદ્રતા પર ઘન શોષક પર શોષણની અવલંબનનું વિશ્લેષણાત્મક રીતે વર્ણન કરવા માટે થાય છે:

- ગેસ શોષણ માટે;

- સોલ્યુશનમાંથી શોષણ માટે,

જ્યાં β, n- શોષક અને તાપમાનની પ્રકૃતિના આધારે પ્રયોગમૂલક ગુણાંક.

ફ્ર્યુન્ડલિચ સમીકરણ એ પેરાબોલિક સમીકરણ છે, તેથી તે સમગ્ર શોષણ ઇસોથર્મનું વર્ણન કરતું નથી, પરંતુ માત્ર તેના વળાંકવાળા વિભાગનું વર્ણન કરે છે.

પી ફ્રેન્ડલિચ સતત સમીકરણો પ્રાયોગિક ડેટાના આધારે નક્કી કરવામાં આવે છે. આ કરવા માટે, ફ્રેન્ડલિચ સમીકરણને રેખીય સ્વરૂપમાં લાવવામાં આવે છે (લોગરિધમ):

અને ln કોઓર્ડિનેટમાં ગ્રાફ બનાવો એ = f( ln p), જે એક સીધી રેખા છે (ફિગ. 20). ઝોકના ખૂણાની સ્પર્શક બરાબર છે n, અને ઓર્ડિનેટ અક્ષ પર સીધી રેખા દ્વારા કાપવામાં આવેલ સેગમેન્ટ –ln છે પી.

ફ્રેન્ડલિચ સમીકરણ એ પ્રયોગમૂલક સમીકરણ છે. તેથી, તેનો ઉપયોગ સંતુલન સાંદ્રતાની શ્રેણીમાં શોષણ મૂલ્યની ગણતરી કરવા માટે થઈ શકે છે જેના માટે સ્થિરાંકોના મૂલ્યો મળી આવ્યા છે.  અને n.

ફાયદો એ ઉપયોગમાં સરળતા છે, તેથી તેનો ઉપયોગ ઘણીવાર એન્જિનિયરિંગ ગણતરીઓમાં થાય છે.

કેશિલરી ઘનીકરણ

સંતૃપ્ત વરાળના દબાણના સમાન દબાણ પર આર s, શરૂ થાય છે કેશિલરી ઘનીકરણ.

ઘન પદાર્થો દ્વારા બાષ્પ વિસર્જન પ્રક્રિયા છિદ્રાળુશોષકમાં 2 તબક્કાઓ શામેલ છે.

પી

ચોખા. 21. કેશિલરી ઘનીકરણ

ઘન સપાટીને ભીની કરે છે, પ્રવાહીની સપાટી વરાળ સાથે ઇન્ટરફેસ પર અંતર્મુખ મેનિસ્કસ બનાવે છે (ફિગ. 21).

તે જાણીતું છે કે અંતર્મુખ સપાટી પર સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ (વક્રતાની ત્રિજ્યા સાથે આરપ્રવાહીનું ) સપાટ સપાટી ઉપરના વરાળના દબાણ કરતાં ઓછું છે (વક્રતાની ત્રિજ્યા  છે).

પરિણામે, વરાળ, જે સપાટ સપાટી ઉપર સંતૃપ્ત થાય છે, તે પ્રવાહીની અંતર્મુખ સપાટીના સંપર્ક પર અને ઘનીકરણ પર અતિસંતૃપ્ત બને છે.

બીજા તબક્કે, રુધિરકેશિકાઓ પ્રવાહીથી ભરેલી હોય છે - કેશિલરી કન્ડેન્સેશન. બાહ્ય રીતે, આ દબાણમાં શોષણમાં તીવ્ર વધારો તરીકે પોતાને મેનીફેસ્ટ કરે છે આર s (ફિગ. 22).

સાથે ગોળાકાર મેનિસ્કસની ત્રિજ્યા અને તાપમાન પર સંતૃપ્ત વરાળ દબાણ વચ્ચેનો સંબંધ ટીમેનિસ્કસની ઉપર થોમસન (કેલ્વિન) સમીકરણ દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે:

જ્યાં આર r – વક્રતાની ત્રિજ્યા સાથે અંતર્મુખ મેનિસ્કસ ઉપર સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ આર;આર  - સપાટ સપાટી પર સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ (સપાટ સપાટીની વક્રતાની ત્રિજ્યા અનંત છે);

σ - સપાટી આરપ્રવાહી તણાવ; વી- અંતર્મુખ મેનિસ્કસની વક્રતાની ત્રિજ્યા; m - પ્રવાહીનું દાઢ વોલ્યુમ;આર

- સાર્વત્રિક ગેસ સ્થિરતા. આરથોમસન-કેલ્વિન સમીકરણ એ કેશિલરી કન્ડેન્સેશનની ઘટના સાથે સંબંધિત ગણતરીઓમાં મુખ્ય છે. દબાણ જાણીને આરઆર અને

 , તમે રુધિરકેશિકાઓની મહત્તમ ત્રિજ્યાની ગણતરી કરી શકો છો જેમાં ઘનીકરણ થશે. શોષકની યોગ્ય પસંદગી માટે આ ડેટા જરૂરી છે.

કેશિલરી ઘનીકરણ એ ગૌણ ઘટના છે. તે શોષણ દળોના પ્રભાવ હેઠળ નહીં, પરંતુ પ્રવાહીના અંતર્મુખ મેનિસ્કસ તરફ વરાળના આકર્ષણના દળોના પ્રભાવ હેઠળ થાય છે.

રુધિરકેશિકા ઘનીકરણ સામાન્ય રીતે ખૂબ જ ઝડપથી થાય છે, જે થોડી મિનિટોમાં સમાપ્ત થાય છે.

વ્યવહારમાં, શોષણની ઘટના, કેશિલરી ઘનીકરણ સાથે, પુનઃપ્રાપ્તિ પ્રક્રિયામાં વપરાય છે, એટલે કે. કેપ્ચર અને ઉત્પાદનમાં અસ્થિર દ્રાવક પરત. ઉદાહરણ તરીકે, બીટના પલ્પમાંથી પેક્ટીન (જે ખાદ્ય ઉદ્યોગમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે) ઉત્પન્ન કરતી વખતે, ઇથિલ આલ્કોહોલનો ઉપયોગ થાય છે. ઉત્પાદન કામગીરી દરમિયાન, પેક્ટીનના 1 કિલો દીઠ ~2 લિટર ઇથેનોલનું બાષ્પીભવન થાય છે. આલ્કોહોલના નુકસાનને ટાળવા માટે, ઇથેનોલ વરાળ સાથે સંતૃપ્ત હવા છિદ્રાળુ શોષક - સક્રિય કાર્બનના સ્તરમાંથી પસાર થાય છે, જે રુધિરકેશિકાઓમાં પ્રથમ શોષણ અને પછી કેશિલરી કન્ડેન્સેશન થાય છે. શોષકને સંતૃપ્ત કર્યા પછી, ગરમ પાણીની વરાળ તેમાંથી પસાર થાય છે, પરિણામે બાષ્પીભવન થાય છે અને આલ્કોહોલનું શોષણ થાય છે, અને પાણી-આલ્કોહોલ વરાળનું મિશ્રણ રેફ્રિજરેટરમાં ઘટ્ટ થાય છે.

આયોનિક શોષણ - મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના ઉકેલોમાંથી શોષણ. આ કિસ્સામાં, દ્રાવ્ય આયનોના સ્વરૂપમાં શોષાય છે.

આયોનિક શોષણ એ મોલેક્યુલર શોષણની તુલનામાં વધુ જટિલ પ્રક્રિયા છે, કારણ કે સોલ્યુશનમાં પહેલાથી જ ઓછામાં ઓછા 3 પ્રકારના કણો હોય છે: કેશન, દ્રાવ્યના આયન અને દ્રાવક પરમાણુઓ.

આયોનિક શોષણમાં સંખ્યાબંધ લક્ષણો છે.

1 શોષિત ચાર્જકણો (આયનો), અણુઓ નહીં;

શોષણ માત્ર પર થાય છે ધ્રુવીયશોષક, તેને ઘણીવાર ધ્રુવીય શોષણ કહેવામાં આવે છે;

શોષણ રચના સાથે છે ડબલઇલેક્ટ્રિક સ્તર (DES);

શોષણ છે ચૂંટણીલક્ષી,એટલે કે, આપેલ શોષક પર, કેશન અને આયન અલગ રીતે શોષાય છે.

આયન શોષણ પર આધારિત છે રાસાયણિકતાકાત, અને મોટેભાગે તે ગતિશીલ રીતે બદલી ન શકાય તેવું;

આયન શોષણ એ ઘટના દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે વિનિમયશોષણ

આયન શોષણ ઘણા પરિબળોથી પ્રભાવિત છે.

1 શોષકની રાસાયણિક પ્રકૃતિ

વધુ ધ્રુવીય શોષક, તે જલીય દ્રાવણમાંથી આયનોને વધુ સારી રીતે શોષી લે છે. આયનોને સક્રિય કેન્દ્રો પર શોષવામાં આવે છે જે હકારાત્મક ચાર્જ ધરાવે છે, અને કેશન નકારાત્મક પર શોષાય છે.

2. આયનોની રાસાયણિક પ્રકૃતિ

a) આયનોનું શોષણ આયન ત્રિજ્યાના કદ દ્વારા મોટા પ્રમાણમાં પ્રભાવિત થાય છે. સમાન ચાર્જ સાથે આયનની સ્ફટિકીય ત્રિજ્યા જેટલી મોટી હોય છે, તે વધુ સારી રીતે શોષાય છે, કારણ કે આયનની સ્ફટિકીય ત્રિજ્યામાં વધારો સાથે, તેની ધ્રુવીકરણક્ષમતાઅને, પરિણામે, ધ્રુવીય સપાટી તરફ આકર્ષિત થવાની ક્ષમતા - તેના પર શોષાઈ જવાની. તે જ સમયે, સ્ફટિકીય ત્રિજ્યામાં વધારો આયનના હાઇડ્રેશનમાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે, અને આ શોષણને સરળ બનાવે છે, આને અનુરૂપ, આયનોને શોષણ ક્ષમતામાં વધારો અનુસાર શ્રેણીમાં ગોઠવી શકાય છે, જેને કહેવાય છે. લ્યોટ્રોપિક પંક્તિઓ:

લિ+< Na + < К + < Rb + < Cs +

Mg 2+< Ca 2+ < Sr 2+< Ba 2+

Сl -< Br – < NQ 3 – < I – < NCS – .

શોષણ ક્ષમતા વધે છે

b) આયનનો ચાર્જ જેટલો વધારે છે, ઘન પદાર્થની વિપરીત રીતે ચાર્જ કરેલી સપાટી દ્વારા આયન જેટલું મજબૂત આકર્ષિત થાય છે, તેટલું મજબૂત શોષણ:

K+<< Са 2+ << А1 3+ << Th 4+ .

શોષણ વૃદ્ધિ

કોલોઇડલ રસાયણશાસ્ત્ર માટે ખાસ રસ એ સપાટીઓ દ્વારા આયનોનું શોષણ છે. સ્ફટિકજેમાં સમાન અથવા સંબંધિત આયનો હોય છે. આ કિસ્સામાં, શોષણ તરીકે ગણી શકાય સ્ફટિકીકરણ, એટલે કે સ્ફટિક જાળીની પૂર્ણતાતેના પર શોષવામાં સક્ષમ આયન. આ મંજૂરી આપી પાનેથઅને ફેઇન્સનીચેના નિયમની રચના કરો:

આયનો સ્ફટિકીય સપાટી પર શોષાય છે, જે સ્ફટિક જાળીને પૂર્ણ કરવામાં સક્ષમ છે અને તેની સાથે ઓછા પ્રમાણમાં દ્રાવ્ય સંયોજન આપે છે.આયનો ક્રિસ્ટલમાં સમાવેશ થાય છે.

તેથી, જો આપણી પાસે સિલ્વર ક્લોરાઇડ nAgCl નું સ્ફટિક હોય, અને દ્રાવણમાં K + અને Cl – આયનો હોય, તો Cl – આયનો ક્રિસ્ટલ પર શોષાઈ જશે.

આયન વિનિમય શોષણ

આયન વિનિમય શોષણ- આ એક એવી પ્રક્રિયા છે જેમાં ઘન શોષક તેના આયનોને પ્રવાહી દ્રાવણમાંથી સમાન ચિહ્નના આયન સાથે વિનિમય કરે છે.

ઘન શોષક, પાણીમાં વ્યવહારીક રીતે અદ્રાવ્ય, દ્રાવણમાંથી સમાન ચાર્જ (કેશન અથવા આયન) ના આયનોને શોષી લે છે અને તેના બદલે સમાન ચાર્જના અન્ય આયનોની સમકક્ષ સંખ્યામાં દ્રાવણમાં મુક્ત કરે છે. આ આયન વિનિમય પ્રક્રિયા રાસાયણિક વિનિમય પ્રતિક્રિયાઓ જેવી જ છે, પરંતુ માત્ર ઘન તબક્કાની સપાટી પર જ થાય છે.

આયન વિનિમય શોષણમાં નીચેના લક્ષણો છે:

ચોક્કસએટલે કે, માત્ર અમુક આયનો વિનિમય માટે સક્ષમ છે;

હંમેશા ઉલટાવી શકાય તેવું નથી;

મોલેક્યુલર શોષણ કરતાં વધુ ધીમેથી આગળ વધે છે;

પર્યાવરણના pH માં ફેરફાર તરફ દોરી શકે છે.

આયનોનું વિનિમય કરવાની ક્ષમતા દર્શાવતા પદાર્થો કહેવામાં આવે છે ionitesવિનિમયમાં કયા પ્રકારના આયન સામેલ છે તેના આધારે, આયન એક્સ્ચેન્જર્સને કેશન એક્સ્ચેન્જર્સ અને આયન એક્સ્ચેન્જર્સમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે. કેશન એક્સ્ચેન્જર્સ કેશનની આપલે કરવા સક્ષમ છે, જેમાં H + આયન અને આયન એક્સ્ચેન્જર્સ - આયનોનો સમાવેશ થાય છે, જેમાં OH - આયનનો સમાવેશ થાય છે. ત્યાં એમ્ફોલિટ્સ પણ છે જે, પરિસ્થિતિઓના આધારે, કેશન-વિનિમય અને આયન-વિનિમય ગુણધર્મો બંને પ્રદર્શિત કરી શકે છે.

આયન એક્સ્ચેન્જર્સનું માળખું ફ્રેમવર્કના સ્વરૂપમાં હોય છે, સામાન્ય રીતે સહસંયોજક બોન્ડ દ્વારા "ક્રોસ-લિંક્ડ" હોય છે. ફ્રેમવર્કમાં સકારાત્મક અથવા નકારાત્મક ચાર્જ હોય ​​છે, જે મોબાઇલ આયનો (કાઉન્ટરિયન્સ) ના વિપરીત ચાર્જ દ્વારા વળતર આપે છે, જે સમાન ચિહ્નના ચાર્જ સાથે અન્ય આયનો દ્વારા સરળતાથી બદલી શકાય છે. ફ્રેમવર્ક પોલિઅન તરીકે કામ કરે છે અને સોલવન્ટ્સમાં આયન એક્સ્ચેન્જરની અદ્રાવ્યતા નક્કી કરે છે.

કુદરતી અને કૃત્રિમ આયન એક્સ્ચેન્જર્સ છે. કુદરતી: એલ્યુમિનોસિલિકેટ સામગ્રી - હાઇડ્રોમિકા, ઝીઓલાઇટ્સ, વગેરે. કૃત્રિમ: આયન વિનિમય રેઝિન, સલ્ફેટેડ કાર્બન, આયન વિનિમય સેલ્યુલોઝ.

વિવિધ ઉદ્યોગોમાં આયન વિનિમયનો વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે. આયન એક્સ્ચેન્જર્સનો ઉપયોગ ગંદાપાણીના શુદ્ધિકરણ માટે, પાણીને નરમ કરવા અને નિકાલ કરવા, ખાંડ, દૂધ (તેની મીઠાની રચનામાં ફેરફાર કરવા) અને વાઇન (વાદળતા અટકાવવા અને એસિડિટી ઘટાડવા) માટે થાય છે.

સોલિડ-ગેસ ઇન્ટરફેસ પર શોષણ

નક્કર સપાટીઓની લાક્ષણિકતા એ તેમની છિદ્રાળુતા છે. શોષકની સપાટીની પ્રકૃતિ, તેના છિદ્રોનું કદ અને આકાર શોષણને અસર કરે છે, તેની માત્રાત્મક અને ગુણાત્મક લાક્ષણિકતાઓમાં ફેરફાર કરે છે, એટલે કે. શોષણ પદ્ધતિ.

સોલિડ સપાટીઓનો ઉપયોગ વાયુઓ અથવા પ્રવાહીના શોષણ માટે થાય છે, અને સોલિડ-ગેસ (S-G) અને સોલિડ-લિક્વિડ (S-L) ઇન્ટરફેસ પર શોષણ પ્રક્રિયાઓ થાય છે.

પ્રવાહીની સપાટીથી વિપરીત, ઘન પદાર્થોની સપાટી ભૌમિતિક રીતે અને ઊર્જાસભર રીતે અસંગત હોય છે - ઘન શોષકમાં છિદ્રો હોઈ શકે છે. આવા શોષકની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓમાંની એક છિદ્રાળુતા P છે, તે શોષક V વોલ્યુમના કુલ જથ્થાના કુલ છિદ્ર વોલ્યુમ V p ના ગુણોત્તર સમાન છે, એટલે કે. . છિદ્રાળુતાના આધારે, નક્કર શોષકને બે જૂથોમાં વહેંચવામાં આવે છે: બિન છિદ્રાળુઅને છિદ્રાળુ.

બિન-છિદ્રાળુ શોષકનો તબક્કો ઇન્ટરફેસ નક્કર શરીરના સમોચ્ચને અનુરૂપ છે. છિદ્રાળુ શોષકમાં, છિદ્રોની હાજરીને કારણે આ સપાટી ઘણી મોટી હોય છે. છિદ્રાળુ શોષકનો ઉપયોગ ઘણીવાર પાવડરના રૂપમાં થાય છે.

ઘન પદાર્થો અથવા પ્રવાહી દ્વારા વાયુઓ અથવા ઓગળેલા પદાર્થોના શોષણની પ્રક્રિયાઓ વિવિધ પદ્ધતિઓ દ્વારા થઈ શકે છે અને તેને સામાન્ય રીતે કહેવામાં આવે છે. વર્ગીકરણ

ચાર મુખ્ય સોર્પ્શન પ્રક્રિયાઓ છે: શોષણ, શોષણ, કેશિલરી કન્ડેન્સેશન, કેમિસોર્પ્શન.

શોષણઘન અથવા પ્રવાહીના સમગ્ર જથ્થા દ્વારા ગેસ અથવા વરાળના શોષણનો સંદર્ભ આપે છે.

આ પ્રક્રિયામાં સોર્બન્ટના સમૂહમાં ગેસના અણુઓના પ્રવેશનો સમાવેશ થાય છે અને ઘન અથવા પ્રવાહી દ્રાવણની રચના સાથે સમાપ્ત થાય છે. ઘન અથવા પ્રવાહી તબક્કામાં ગેસના અણુઓનું વિતરણ મુખ્યત્વે પ્રસરણ દ્વારા થાય છે. ઘન પદાર્થોમાં પ્રસરણ દર ખૂબ જ ઓછો હોવાથી, તેમાં શોષણ ખૂબ જ ધીરે ધીરે થાય છે અને સંતુલન સ્થાપિત કરવામાં ઘણો સમય લાગે છે.

શોષણનીચલા સપાટીના તણાવ સાથે પદાર્થના તબક્કાઓ વચ્ચે ઘન અથવા પ્રવાહી ઇન્ટરફેસ પર સ્વયંસ્ફુરિત સાંદ્રતા કહેવાય છે.

શોષણ એ શુદ્ધ સપાટીની પ્રક્રિયા છે, જેમાં વેન ડેર વાલ્સ દળો, હાઇડ્રોજન બોન્ડ્સ અને ઇલેકટ્રોસ્ટેટિક દળોને કારણે શોષકની સપાટી સાથે શોષક (ગેસ અથવા ઓગળેલા પદાર્થ) ના અણુઓ અથવા આયનોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનો સમાવેશ થાય છે. આ પ્રક્રિયાની ઝડપ ઊંચી છે, અને શોષણ તરત જ થાય છે.

કેશિલરી ઘનીકરણઘન સોર્બેન્ટના છિદ્રોમાં વરાળને પ્રવાહી બનાવવાની પ્રક્રિયા છે. વરાળ માત્ર ગંભીર નીચા તાપમાને જ ઘટ્ટ થઈ શકે છે. જો પરિણામી પ્રવાહી રુધિરકેશિકાઓની દિવાલોને સારી રીતે ભીની કરે છે, એટલે કે. સોર્બન્ટની સપાટી, પછી રુધિરકેશિકાઓની દિવાલો પર દેખાતા પ્રવાહી શોષણ સ્તરોના વિલિનીકરણના પરિણામે રુધિરકેશિકાઓમાં અંતર્મુખ મેનિસ્કી રચાય છે. કેશિલરી ઘનીકરણ શોષણ દળોના પ્રભાવ હેઠળ નહીં, પરંતુ છિદ્રોમાં પ્રવાહીના અંતર્મુખ મેનિસ્કસની સપાટી પર બાષ્પના અણુઓના આકર્ષણના બળના પ્રભાવ હેઠળ થાય છે. તે ખૂબ ઝડપથી આગળ વધે છે અને થોડીવારમાં સમાપ્ત થાય છે.

કેમિસોર્પ્શન- આ એક શોષણ પ્રક્રિયા છે જે મૂળભૂત સંયોજકતાના દળોના પ્રભાવ હેઠળ થાય છે, તેથી તેને રાસાયણિક શોષણ તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.

પ્રશ્ન 2. ભૌતિક અને રાસાયણિક શોષણ અને તેમની વિશેષતાઓ

ઘન સપાટીઓ પર શોષણને સ્ફટિક જાળીમાં અસંતુલિત બોન્ડને કારણે ઉદ્ભવતા આકર્ષક બળ ક્ષેત્રોની હાજરી દ્વારા સમજાવી શકાય છે.

શોષણ દળો સંયોજક ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દળો (રાસાયણિક) અને નબળા વાન ડેર વાલ્સ દળો (ભૌતિક) થી બનેલા છે. શોષણના અલગ-અલગ કેસોમાં બંનેની ભૂમિકા અલગ-અલગ છે. આમ, મોટાભાગના વાયુઓના શોષણની શરૂઆતમાં, જ્યારે તેમનું દબાણ ઓછું હોય છે, ત્યારે રાસાયણિક શોષણ જોવા મળે છે; વધતા દબાણ સાથે તે ભૌતિક તરફ માર્ગ આપે છે, જે મુખ્યત્વે વાયુઓના શોષણને નિર્ધારિત કરે છે. શોષણ માત્ર શોષકની પ્રકૃતિ દ્વારા જ નહીં, પણ શોષક દ્વારા પણ પ્રભાવિત થાય છે. નક્કર શોષક પર, તે વાયુઓ જે વધુ સરળતાથી પ્રવાહી બને છે તે વધુ મજબૂત રીતે શોષાય છે, એટલે કે. જેનું ક્રિટિકલ તાપમાન વધારે છે.

શારીરિક શોષણ એ ઉલટાવી શકાય તેવી એક્ઝોથર્મિક પ્રક્રિયા છે; જેમ જેમ તાપમાન વધે છે તેમ, શોષણ ઘટે છે અને શોષણ વધે છે. ભૌતિક શોષણની ગરમી ઓછી હોય છે અને સામાન્ય રીતે 8-20 kJ/mol જેટલી હોય છે. શારીરિક શોષણમાં ચોક્કસ પસંદગીયુક્ત પ્રકૃતિ હોતી નથી. કેમિસોર્પ્શન, તેનાથી વિપરીત, ચોક્કસ છે. તે શોષકની પ્રકૃતિ અને શોષકની પ્રકૃતિ બંને પર આધાર રાખે છે. શોષક-એશોર્બેટ બોન્ડની ઉર્જા ઘણી વધારે છે અને તે રાસાયણિક સંયોજનો (80-800 kJ/mol) ની રચનાની ગરમી જેટલી લગભગ છે. વધતા તાપમાન સાથે, રાસાયણિક ગતિશાસ્ત્રના નિયમો અને વિજાતીય પ્રતિક્રિયાઓના સંતુલનનું પાલન કરીને, કેમિસોર્પ્શન વધે છે. કેમિસોર્પ્શન ઘણીવાર ઉલટાવી ન શકાય તેવું હોય છે અને તે શોષક અને શોષક વચ્ચે મજબૂત સપાટીના સંયોજનોની રચનામાં પરિણમે છે.

એ નોંધવું જોઇએ કે ભૌતિક અને રાસાયણિક શોષણની ઘટના માત્ર આત્યંતિક કેસોમાં જ સ્પષ્ટપણે અલગ પડે છે. સામાન્ય રીતે, મધ્યવર્તી વિકલ્પો અમલમાં મૂકવામાં આવે છે જ્યારે શોષિત પદાર્થનો મોટો ભાગ પ્રમાણમાં નબળો (ભૌતિક શોષણ) બંધાયેલો હોય છે અને માત્ર એક નાનો ભાગ જ મજબૂત રીતે બંધાયેલો હોય છે અને લાંબા સમય સુધી ગરમી અને વેક્યૂમિંગ (રાસાયણિક શોષણ) દ્વારા દૂર કરી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, ધાતુ પરનો ઓક્સિજન અથવા નિકલ પરનો હાઇડ્રોજન ભૌતિક શોષણના નિયમો અનુસાર નીચા તાપમાને શોષાય છે, પરંતુ જેમ જેમ તાપમાન વધે છે તેમ, શોષણ નોંધપાત્ર સક્રિયકરણ ઊર્જા સાથે થવાનું શરૂ થાય છે. ચોક્કસ તાપમાન શ્રેણીમાં, રાસાયણિક શોષણમાં વધારો ભૌતિક શોષણમાં ઘટાડોને ઓવરલેપ કરે છે.

પ્રશ્ન 3. શોષણના સિદ્ધાંતના મૂળભૂત સિદ્ધાંતો

ત્યાં સિદ્ધાંતો છે: મોનોમોલેક્યુલર શોષણ (મોનોમોલેક્યુલર શોષણનો લેંગમુઇરનો સિદ્ધાંત), પોલીમોલેક્યુલર શોષણનો સિદ્ધાંત (પોલિનીનો પોલીમોલેક્યુલર શોષણનો સિદ્ધાંત) અને બ્રુનોઅર, એમ્મેટ અને ટેલર (બીઇટી) નો સામાન્ય સિદ્ધાંત.

પ્રશ્ન 4.મોલેક્યુલર અને પોલીમોલેક્યુલર શોષણનો ખ્યાલ. લેંગમુઇર શોષણ ઇસોથર્મ સમીકરણ અને તેનો ભૌતિક અર્થ.

1915 માં I. લેંગમુઇરે મોનોમોલેક્યુલર શોષણનો સિદ્ધાંત પ્રસ્તાવિત કર્યો. લેંગમુઇર શોષણ ઇસોથર્મ સમીકરણ વ્યાપક સાંદ્રતા માટે અને ઇન્ટરફેસ માટે માન્ય છે, બંને મોબાઇલ (l-g, l-g) અને ઘન (s-g, s-g).

ઘન શોષકો માટે લેંગમુઇર ઇસોથર્મ સમીકરણની વ્યુત્પન્નતા સંખ્યાબંધ પ્રારંભિક પરિસર પર આધારિત છે:

1) શોષણ દળો મૂળભૂત સંયોજકોના દળો સમાન હોય છે અને ટૂંકા અંતર પર કાર્ય કરે છે;

2) સમગ્ર સપાટીમાં શોષણ પ્રવૃત્તિ નથી, પરંતુ માત્ર અમુક સક્રિય કેન્દ્રો મુખ્યત્વે સપાટીના બહિર્મુખ વિસ્તારોમાં સ્થિત છે: પ્રોટ્રુઝન, કિનારી, ખૂણા;

3) શોષિત ગેસના પરમાણુઓ શોષણ કેન્દ્રો પર નિશ્ચિત છે, શોષકની સપાટી સાથે આગળ વધતા નથી અને એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા નથી.

4) દરેક સક્રિય કેન્દ્રમાં ક્રિયાની ટૂંકી શ્રેણી છે અને તે સંતૃપ્ત થવા માટે સક્ષમ છે. તેથી, સક્રિય કેન્દ્ર માત્ર એક શોષક અણુ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરી શકે છે. પરિણામે, શોષક (મોનોમોલેક્યુલર શોષણ) ની સપાટી પર શોષકનું માત્ર એક (મોનોમોલેક્યુલર) સ્તર બની શકે છે.

5) શોષિત અણુઓ આપેલ સક્રિય સાઇટ દ્વારા ચોક્કસ સમયગાળા માટે જ જાળવી રાખવામાં આવે છે. થોડા સમય પછી, પરમાણુઓ સક્રિય કેન્દ્રથી દૂર થઈ જાય છે અને ગેસ તબક્કામાં પ્રવેશ કરે છે.

સોલ્યુશનમાંથી શોષણ માટે લેંગમુઇર શોષણ ઇસોથર્મ સમીકરણનું સ્વરૂપ છે:

(1)

ગેસ શોષણ માટે:

(2)

જ્યાં K એ શોષણ સંતુલન સ્થિરાંક છે. આપેલ શોષક માટે આપેલ શોષિત પદાર્થની વધુ આકર્ષણ, તે વધારે છે. શોષક અને શોષકની પ્રકૃતિ ઉપરાંત, K નું મૂલ્ય તાપમાન દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે. વધતા તાપમાન સાથે, ડિસોર્પ્શન પ્રક્રિયા તીવ્ર બને છે, કારણ કે શોષક અણુઓની ગતિ ઊર્જા વધે છે અને સતત K ઘટે છે.

અને PR એ મર્યાદિત શોષણ છે. A PR નું મૂલ્ય એકમ સપાટી દીઠ શોષણ કેન્દ્રોની સંખ્યા અથવા શોષકના સમૂહ અને શોષક અણુઓના કદ પર આધારિત છે. શોષક અણુઓ જેટલા મોટા, શોષણ સ્તરમાં પરમાણુ દીઠ વિસ્તાર જેટલો મોટો અને APR મૂલ્ય નાનું.

લેંગમુઇર શોષણ ઇસોથર્મનું ગ્રાફિકલ પ્રતિનિધિત્વ ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યું છે. 1. વળાંક ત્રણ વિભાગોની હાજરી દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે: પ્રારંભિક રેખીય વિભાગ, પેરાબોલા સેગમેન્ટના રૂપમાં એક મધ્યમ વિભાગ અને એબ્સીસા અક્ષની સમાંતર ચાલતો અંતિમ રેખીય વિભાગ.

ફિગ 1 લેંગમુઇર શોષણ ઇસોથર્મ

લેંગમુઇર સમીકરણનું વિશ્લેષણ દર્શાવે છે કે શોષણની સાંદ્રતાના આધારે, તે વિવિધ સ્વરૂપો લઈ શકે છે.

ઓછી સાંદ્રતામાં, જ્યારે કે<<1, этой величиной в знаменателе можно пренебречь и уравнение принимает вид:

આ અભિવ્યક્તિ અનુસાર, વધતી સાંદ્રતા સાથે શોષણ રેખીય રીતે વધે છે. શોષણ ઇસોથર્મ ગ્રાફ પર, આ સ્થિતિ વળાંક (I) ના પ્રારંભિક વિભાગને અનુરૂપ છે.

ઉચ્ચ સાંદ્રતાના ક્ષેત્રમાં K>>1 અને એકતાને સમીકરણ (2) ના છેદમાં અવગણી શકાય છે, તો પછી

પરિણામી સમાનતા એશોર્બેટ સાથે સપાટીની સંતૃપ્તિ સૂચવે છે. શોષણ ઇસોથર્મ ગ્રાફ પર, આ સ્થિતિ આડી રેખીય વિભાગ III ને અનુરૂપ છે, જેમાં શોષણ મૂલ્ય હવે સાંદ્રતા પર આધારિત નથી. ફ્ર્યુન્ડલિચ સમીકરણનો ઉપયોગ વળાંકના મધ્ય વિભાગનું વર્ણન કરવા માટે થાય છે.

લેંગમુઇર સમીકરણમાં K અને A PR ના મૂલ્યો ગ્રાફિકલી રીતે નક્કી કરવામાં આવે છે. આ કરવા માટે, સમીકરણનું રેખીય સ્વરૂપ લો. આ કરવા માટે, એકમને સમીકરણની બંને બાજુઓમાં વિભાજીત કરો (). આપણને y=a+bx જેવું સમીકરણ મળે છે:

(5)

આલેખ એક સીધી રેખા છે (ફિગ. 2):

ફિગ. 2 લેંગમુઇર શોષણ સમીકરણના સ્થિરાંકોનું ગ્રાફિક નિર્ધારણ: OA=α=1/A pr; ઓડી" = 1/С 1/2=К

ઓર્ડિનેટ અક્ષ સેગમેન્ટ OA=a, સીધી રેખાને એક્સ્ટ્રાપોલેટ કરતી વખતે કાપી નાખવામાં આવે છે, તે વ્યસ્ત મૂલ્ય A PRની બરાબર છે.

ખડકોના શોષિત વાયુઓ દ્વારા તેલ અને ગેસની શોધ વિશે

જોર્કિન લિયોનીડ માત્વેવિચ,

જીઓલોજિકલ અને મિનરોલોજીકલ સાયન્સના ડોક્ટર

બુશમાકિન વિક્ટર અલેકસેવિચ,

જીઓલોજિકલ અને મિનરોલોજીકલ સાયન્સના ઉમેદવાર

એપ્રિલ, 2008

25 મે - 26, 2005 ના રોજ, 21મી સદીમાં પ્રથમ ઓલ-રશિયન મીટિંગ નોવોસિબિર્સ્ક શહેરમાં યોજાઈ હતી, જે તેલ અને ગેસની શોધમાં જમીન-આધારિત ભૂ-રાસાયણિક પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરવાની અસરકારકતા અને સંભવિતતાને સમર્પિત હતી. બેઠકમાં એ નોંધવામાં આવ્યું હતું કે "ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય સંશોધન કાર્યના તબક્કાઓ અને તબક્કાઓ પરના નિયમો" માં ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય સંશોધન પ્રક્રિયાના ફરજિયાત તત્વ તરીકે ભૂ-રાસાયણિક પદ્ધતિઓનું કોઈ નિયમન નથી. આ બેઠકમાં કામના નિયમોના વિકાસ, ખાસ કરીને સંશોધન માટેના નમૂનાના પ્રકારો, તેમની પસંદગી માટેની પદ્ધતિઓ અને તકનીકો અને માહિતીપ્રદ પરિમાણોના માપન સહિત સંખ્યાબંધ પગલાંની રૂપરેખા આપવામાં આવી હતી.

1985 માં, ખડકોમાંથી "શોષિત" વાયુઓનો ઉપયોગ કરીને તેલ અને ગેસ સહિતના ખનિજોની શોધ માટેની તકનીક પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવી હતી, જેની જાહેરાત 20 વર્ષથી વધુ સમયથી કરવામાં આવી હતી. આ ટેક્નોલૉજીના લેખકોની સમજમાં, "શોષિત" વાયુઓ 105 0 પર સૂકાયેલા ખડકના જમીનના નમૂનામાંથી કાઢવામાં આવે છે, તેને આર્ગોન સાથે રિએક્ટરમાં શુદ્ધ કરવામાં આવે છે, પછી તેને 225 0 સુધી ગરમ કરવામાં આવે છે અને 7 મિનિટ સુધી આ તાપમાને જાળવી રાખવામાં આવે છે. 2005 માં, એક ટેક્નોલોજી વિશે એક વિચાર આગળ મૂકવામાં આવ્યો હતો જે સબસોઇલ સેડિમેન્ટ સેમ્પલના થર્મલ ડિસોર્પ્શનનો ઉપયોગ કરે છે. લેખક ખડકમાંથી કયા તાપમાને ગેસ કાઢવામાં આવે છે તે દર્શાવતા નથી. દેખીતી રીતે, તે ખૂબ વધારે છે, જેમ કે "શોષિત" વાયુઓના ઉપયોગના કિસ્સામાં.

ફિગ.1.

1-2 - પ્રોફાઈલ્સના અભ્યાસ સાથે પ્રક્રિયા કરવામાં આવી છે: 1 - HPT વાયુઓ, 2 - "શોષિત" વાયુઓ; 3 - સંદર્ભ કુવાઓ; 4 - ટેક્ટોનિક સીમાઓ. રચનાઓનું નામ: I - ટોકમોવસ્કી કમાન, II - રાયઝાન-સેરાટોવ ચાટ, III-કુઝનેત્સ્કી ગ્રેબેન, IV - ઝિગુલેવસ્કી-પુગાચેવસ્કી કમાન, વી - મેલેકેસ ડિપ્રેશન.

સ્ટેટ ફેડરલ યુનિટરી એન્ટરપ્રાઇઝ "VNIIgeofizika" ના EP "Spetsgeofizika" ની સામગ્રી પર આધારિત રૂપરેખાઓ અને માળખાઓની સીમાઓનું સ્થાન.

શોષિત ગેસ થર્મલ વેક્યુમ કોર

ટોકમોવ કમાન પર મધ્ય વોલ્ગા પ્રદેશમાં પ્રાદેશિક તેલ અને ગેસ સંશોધન દરમિયાન ખડકોના "શોષિત" વાયુઓના અભ્યાસના આધારે, 2000 માં TELLUS CJSC એ 310 કિમીની લંબાઇ સાથે ઝુબોવો-પોલિયનસ્કાયા અને સ્ટ્રેલેટસ્કાયા સંદર્ભ કુવાઓ વચ્ચે અક્ષાંશ પ્રોફાઇલ વિકસાવી હતી. . 2005-06માં NPP GEO-NT LLC દ્વારા અભ્યાસ કરાયેલ 360 કિમી લાંબા તેંગુશેવસ્કાયા અને સ્ટ્રેલેટસ્કાયા સંદર્ભ કુવાઓ વચ્ચેની પ્રોફાઇલ. ખડકોના ક્લાસિકલ થર્મલ વેક્યૂમ ડિગાસિંગ (TVD) નો ઉપયોગ કરીને, જેમાં ખડકને શૂન્યાવકાશ (-1 એટીએમ) થી 60 0 સુધી ગરમ કરવામાં આવે છે, તે જ દિશામાં પ્રથમની ઉત્તર તરફ ખેંચાય છે. પ્રોફાઇલ્સ વચ્ચે મહત્તમ અંતર 75 કિમી છે, ન્યૂનતમ કેટલાક સો મીટર છે (ફિગ. 1). બંને પ્રોફાઇલ્સ ટોકમોવસ્કી કમાન પર સ્થિત છે. આમ, એકદમ મર્યાદિત વિસ્તારમાં આ અને અન્ય ખડક વાયુઓની રચના અને સાંદ્રતાની તુલના કરવી શક્ય હતું. પ્રોફાઇલ્સ પર ભૂ-ભૌતિક કાર્ય એસપી "સ્પેટ્સજીઓફિઝિકા" સ્ટેટ ફેડરલ યુનિટરી એન્ટરપ્રાઇઝ "વીએનઆઇજીઓફિઝિક્સ" દ્વારા હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું. લેખક, 10 વર્ષ (1999 થી 2008 સુધી), ફેડરલ સ્ટેટ યુનિટરી એન્ટરપ્રાઇઝ "VNIIYAGG" અને પછી સંશોધન અને ઉત્પાદન એન્ટરપ્રાઇઝ "GEO-NT" માં કામ કરતા, મધ્ય વોલ્ગા પ્રદેશમાં જીઓકેમિકલ કાર્ય માટે જવાબદાર કોન્ટ્રાક્ટર હતા. OP "Spetsgeofizika" નો સંપર્ક કરો. 7,500 કિમી પ્રાદેશિક પ્રોફાઇલ પર કામ કરવામાં આવ્યું હતું, જેમાં 360 કિમીની લંબાઇ સાથે નામવાળી પ્રોફાઇલનો સમાવેશ થાય છે.

કામ કરેલ રૂપરેખાઓ પર, ઉચ્ચ ક્રેટેસિયસ માટી સપાટી પર લાવવામાં આવી હતી. HPT વાયુઓનો અભ્યાસ કરવા માટે, જમીનની ક્ષિતિજના પ્રભાવથી બચવા માટે 2-3 મીટરની ઊંડાઈથી નમૂના લેવામાં આવ્યા હતા. આ હેતુ માટે, ઓગર કુવાઓ ડ્રિલ કરવામાં આવ્યા હતા. "શોષિત" વાયુઓનો અભ્યાસ કરવા માટે, 40-60 સે.મી.ની ઊંડાઈએ દફન સ્થળ પરથી નમૂનાઓ લેવામાં આવ્યા હતા, લગભગ જમીનની ક્ષિતિજના ઉપરના, દૃષ્ટિથી સ્પષ્ટ દેખાતા હ્યુમસ-સંચિત સ્તરના સંપર્કમાં હતા.

ફિગ.2.

*- સરેરાશ: ટીવીડી વાયુઓ, તેંગુશેવો-લાડા-સ્ટ્રેલેટ્સકાયા પ્રોફાઇલ - 363 નમૂનાઓ, "શોષિત" વાયુઓ, ઝુબોવ પોલિઆના-ટોકમોવો-સ્ટ્રેલેટ્સકાયા પ્રોફાઇલ - 248 નમૂનાઓ.

"શોષિત" વાયુઓમાં, સંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બન ઘટકોની સાંદ્રતા એકથી બે ઓર્ડરની તીવ્રતા વધારે છે, અને અસંતૃપ્ત ઘટકો ઉચ્ચ દબાણવાળા વાયુઓની તુલનામાં તીવ્રતાના બેથી ત્રણ ઓર્ડર વધારે છે. "શોષિત" વાયુઓમાં, મિથેન હોમોલોગ્સની સાંદ્રતા ઇથેનથી પેન્ટેન સુધી વધે છે, જ્યારે ઉચ્ચ દબાણવાળા વાયુઓમાં મિથેનથી પેન્ટેન (ફિગ. 2A) સુધી સાંદ્રતામાં ધીમે ધીમે ઘટાડો જોવા મળે છે. ઉચ્ચ દબાણવાળા વાયુઓ પણ ઇથિલિનથી બ્યુટિલિનમાં સાંદ્રતામાં ઘટાડો દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, જ્યારે "શોષિત" વાયુઓમાં પ્રોપિલિન અને બ્યુટિલિન ઇથિલિન કરતાં વધી જાય છે. "શોષિત" વાયુઓમાં, અસંતૃપ્ત વાયુઓની સાંદ્રતા અનુરૂપ સંતૃપ્ત ઘટકો કરતા એકથી દોઢ ક્રમની તીવ્રતા વધારે છે, જ્યારે અસંતૃપ્ત વાયુઓની સાંદ્રતા મિથેનની સાંદ્રતા કરતાં પણ વધી જાય છે અથવા વ્યવહારીક રીતે તેના જેટલી જ હોય ​​છે, જે ઉચ્ચ દબાણવાળા વાયુઓમાં જોવા મળતું નથી. એચપીટી વાયુઓમાં હાઇડ્રોકાર્બન ઘટકોનો ગુણોત્તર તેલ અને ગેસ બેસિનના કુદરતી વાયુઓ માટે લાક્ષણિક છે, જે "શોષિત" વાયુઓ વિશે કહી શકાય નહીં.

ચાલો હવે 30 - 230 0 તાપમાન શ્રેણીમાં કાંપના ખડકોના OM ના પ્રયોગશાળા થર્મલ વિનાશની સામગ્રી તરફ વળીએ. પ્રયોગ 0.02-0.08% ની OM સામગ્રી સાથે ચતુર્થાંશ ખડકોના નમૂના પર કરવામાં આવ્યો હતો. હ્યુમસ પ્રકાર OM પરિવર્તનના પ્રારંભિક તબક્કામાં છે. ક્રોમેટોગ્રાફિક વિશ્લેષણ દર 10 0 તાપમાનના વધારા સાથે કરવામાં આવ્યું હતું. અગાઉ, OM મેટ્રિક્સ અને ખડક દ્વારા શોષાયેલા વાયુઓને દૂર કરવા માટે નમૂનાને 26 - 30 0 પર આર્ગોનથી શુદ્ધ કરવામાં આવ્યું હતું. હકીકત એ છે કે જ્યારે 26-30 0 સુધી ગરમ કરવામાં આવે ત્યારે સોર્બ્ડ વાયુઓ દૂર કરવામાં આવે છે તે 30 0 સુધી ગરમ કર્યા પછી ડોઝના વિશ્લેષણ દ્વારા બતાવવામાં આવે છે: કોઈ હાઇડ્રોકાર્બન ઘટકો મળી આવ્યા ન હતા. 40 0 અને 50 0 પર, માત્ર અસંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બન્સ દેખાય છે - છઠ્ઠા અંકના એકમોમાં ઇથિલિન અને પ્રોપીલીન. 60 0 (HPT તાપમાન) પર, મિથેન અને તેના હોમોલોગ્સ ઓળખવામાં આવ્યાં નથી, પરંતુ ઇથિલિન અને પ્રોપીલીન ઉપરાંત, બ્યુટિલિનની ઓળખ કરવામાં આવી છે - બધા છઠ્ઠા અંકના એકમોમાં. તાપમાન 130 0 સે એ પ્રથમ તાપમાન છે કે જેના પર તમામ મર્યાદિત હાઇડ્રોકાર્બન પાયરોલિસેટમાં ઓળખાય છે. તે સ્થાપિત કરવામાં આવ્યું છે કે પ્રોપેન ઇથેન કરતા વધારે છે, પેન્ટેન બ્યુટેન કરતા વધારે છે, બ્યુટેન લગભગ ઇથેન સાથે સમાન સ્તર પર છે, ઇથિલિન ઇથેન કરતા વધારે છે, પ્રોપીલીન પ્રોપેન કરતા વધારે છે, અને બ્યુટિલિન બ્યુટેન કરતા વધારે છે, અસંતૃપ્તની સાંદ્રતા ઘટકો મિથેનની સાંદ્રતા કરતા વધારે છે અથવા ખરેખર તેની સાથે સમાન સ્તર પર છે (ફિગ. 2B). આ બધું ફિગ. 2A માં મોટે ભાગે "શોષિત" વાયુઓની લાક્ષણિકતા છે.

130 0 ના તાપમાન માટે વર્ણવેલ ચિત્ર સામાન્ય રીતે 225 0 ના તાપમાને સાચવવામાં આવે છે. આ તાપમાન માટે વળાંક બાંધવા માટે, ઘટકોની સરેરાશ સાંદ્રતા 220 0 અને 230 0 ના તાપમાને મૂલ્યોમાંથી ગણવામાં આવે છે. 225 0 ઇથિલિનના તાપમાને, પ્રોપીલીન અને બ્યુટીલીન તીવ્રતા અથવા વધુના ક્રમમાં અનુરૂપ મર્યાદાને ઓળંગે છે, બ્યુટેન પ્રોપેન પર પ્રબળ છે, પેન્ટેન બ્યુટેન કરતાં વધી જાય છે. "શોષિત" વાયુઓમાં એમીલીન, હેક્સેન અને હેક્સિલીનનું વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું ન હતું, તેથી આ વાયુઓ અને OM ના થર્મલ વિનાશના વાયુઓમાં આ ઘટકોના ગુણોત્તરની તુલના કરવી શક્ય નથી.

તેથી, ફિગ. 2B માં OM ના HC લેબોરેટરી થર્મલ વિનાશ માટેના વળાંકોની ધ્યાનમાં લેવામાં આવેલી વિશેષતાઓ પણ આકૃતિ 2A માં "શોષિત" વાયુઓને દર્શાવતા વળાંકોમાં સહજ છે. તે શક્ય છે કે ખડકોના ખરેખર શોષાયેલા વાયુઓ 105 0 પર સૂકવણી દરમિયાન અને ત્યારબાદ ખડકને દૂર કરવાની અને તેને આર્ગોનથી શુદ્ધ કરવાની પ્રક્રિયામાં દૂર કરવામાં આવે છે.

ફિગ.3. મુખ્ય નમૂનાઓમાં HPT વાયુઓ (A) અને "શોષિત" વાયુઓ (B) માં હાઇડ્રોકાર્બન ઘટકોની સાંદ્રતાનું વિતરણ. સ્ક્વેર 1, મેડ્રિનસ્કાયા સ્ક્વેર. કામોવ્સ્કી વૉલ્ટ, ઇસ્ટર્ન સાઇબિરીયા - વિભાગના અંતરાલ જેમાં હાઇડ્રોકાર્બન વાયુઓના મર્યાદિત ઘટકોની સંપૂર્ણ શ્રેણી I, II - અનુક્રમે સક્રિય અને અવરોધિત ગેસ વિનિમયનો એક ક્ષેત્ર છે. સ્યુટ્સનું સંક્ષેપ: ev - Evenki, ol - Olenchiminsk, an - Angarsk.

કૂવા વિભાગ સાથે HPT વાયુઓનું વિતરણ નીચેના દર્શાવે છે (ફિગ. 4A):

સક્રિય અને મુશ્કેલ ગેસ વિનિમયના ઝોન સ્પષ્ટપણે દૃશ્યમાન છે;

ઇવેન્કી અને ઓલેન્ચિમા રચનાઓના ટેરીજેનસ ખડકોમાં, અંગારા રચનાના ક્ષારમાં, કાર્બોનેટ ખડકોના સ્તરો હાઇડ્રોકાર્બન ઘટકોને મર્યાદિત કરવાના સંપૂર્ણ સ્પેક્ટ્રમ અને તેમની વધેલી સાંદ્રતા દ્વારા સ્પષ્ટપણે અલગ પડે છે;

નમૂનાઓમાં હાઇડ્રોકાર્બનને મર્યાદિત કરવાની સાંદ્રતા નીચા-પરમાણુ ઘટકોથી ઉચ્ચ-પરમાણુ ઘટકોમાં ઘટે છે, જે તેલ અને ગેસ બેસિનના ઉત્પાદક અને જલભરમાં હાઇડ્રોકાર્બન માટે લાક્ષણિક છે;

કૂવા વિભાગની નીચે હાઇડ્રોકાર્બન ઘટકોને મર્યાદિત કરવાની સાંદ્રતા 3-4 ક્રમની તીવ્રતા દ્વારા વધે છે;

હાઇડ્રોકાર્બનના અસંતૃપ્ત ઘટકોની સાંદ્રતા, દુર્લભ અપવાદો સાથે, સંબંધિત મર્યાદિત ઘટકોની સાંદ્રતા કરતાં વધી જતી નથી.

"શોષિત" વાયુઓના વિતરણમાં સમાન કંઈ જોવા મળતું નથી. અસંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બન ઘટકોની "જંગલી" સાંદ્રતા ખાસ કરીને આશ્ચર્યજનક છે, જે ઘણા કિસ્સાઓમાં મિથેન સહિત સંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બન ઘટકોની કુલ સાંદ્રતા કરતાં વધી જાય છે. મર્યાદિત હાઇડ્રોકાર્બનના ઘટકોના ગુણોત્તર તેલ અને ગેસ બેસિનના હાઇડ્રોકાર્બનની લાક્ષણિકતા કરતા વિપરીત છે. હાઈડ્રોકાર્બન ઘટકોની વધતી ઊંડાઈ સાથેનો તફાવત સામાન્ય રીતે ધ્યાનપાત્ર નથી (ફિગ. 4B).

આમ, "શોષિત" વાયુઓના હાઇડ્રોકાર્બન ઘટકો એ ખડક OM ના પ્રયોગશાળા થર્મલ વિનાશ દરમિયાન નવી રચનાઓ સિવાય બીજું કંઈ નથી. આ સંજોગો તેલ અને ગેસની શોધમાં માહિતીપ્રદ તરીકે "શોષિત" વાયુઓ અને ખડકોના થર્મલ ડિસોર્પ્શન ગેસનો ઉપયોગ કરવાની મંજૂરી આપતું નથી.

સાહિત્ય

• 1. ઓલ-રશિયન મીટિંગનો નિર્ણય "રશિયન ફેડરેશનના પ્રદેશ પર તેલ અને ગેસ માટે પ્રાદેશિક અને સંશોધન કાર્ય હાથ ધરતી વખતે જમીન-આધારિત જીઓકેમિકલ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરવાની કાર્યક્ષમતા અને સંભવિતતા" નોવોસિબિર્સ્ક, 25-26 મે, 2005.
• 2. કોન્દ્રાટોવ એલ.એસ., ઝુઇકોવા ટી.એલ. શોષણ વાયુઓના કેટલાક મુદ્દાઓ અને તેલ અને ગેસ માટે જીઓકેમિકલ પ્રોસ્પેક્ટીંગમાં તેનો ઉપયોગ VINITI, નંબર 2834-85.
• 3. કોન્દ્રાટોવ એલ.એસ., એર્શોવા એમ.વી. ખનિજો / ભૂસ્તરશાસ્ત્ર અને સંશોધન, 1986, નંબર 7, પૃષ્ઠ 123-126ની શોધમાં તેમના ઉપયોગના સંબંધમાં ખડકોના હાઇડ્રોકાર્બન વાયુઓ.
• 4. કોન્દ્રાટોવ એલ.એસ., દેગ્ત્યારેવ એમ.એ., એર્માકોવ ડી.એ. વાતાવરણ, પાણી અને ખડકોના અભ્યાસ માટેની નવી પદ્ધતિઓ / તેલ અને ગેસના ભૂસ્તરશાસ્ત્ર અને ભૂ-રસાયણશાસ્ત્રમાં નવા વિચારો: પેટાળની જમીનના તેલ અને ગેસની સામગ્રીના સામાન્ય સિદ્ધાંતની રચના તરફ. 6ઠ્ઠી આંતરરાષ્ટ્રીય પરિષદની કાર્યવાહી. એમ.: જીઓસ, 2002, પૃષ્ઠ 237-239.
• 5. કોન્દ્રાટોવ એલ.એસ., વોઇન્કોવ ડી.એમ. લિથોસ્ફેરિક વાયુઓ અને સેડિમેન્ટરી બેસિન સિસ્ટમ્સમાં તેમના ઉપયોગ વિશેના નવા વિચારો. અશ્મિભૂત ઇંધણના ભૂસ્તરશાસ્ત્ર અને જીઓકેમિસ્ટ્રી વિભાગની 60મી વર્ષગાંઠને સમર્પિત આઠમી આંતરરાષ્ટ્રીય પરિષદની કાર્યવાહી. મોસ્કો સ્ટેટ યુનિવર્સિટી. એમ., જીઓસ, 2005, પૃષ્ઠ 226-229.
• 6. કોન્દ્રાટોવ એલ.એસ., મુરાવ્યોવ વી.વી., વોઇન્કોવ ડી.એમ., દેગત્યારેવ એમ.એ. લિથોસ્ફિયરના ગેસ ફિલ્ડની રચનામાં મુખ્ય પરિબળ તરીકે પૃથ્વીનું ઊંડા શ્વસન / પૃથ્વીના ડિગાસિંગ: જીઓફ્લુઇડ્સ, તેલ અને ગેસ, અશ્મિભૂત ઇંધણ પ્રણાલીમાં પેરાજેનેસિસ. ઇન્ટરનેશનલ કોન્ફરન્સના અહેવાલોના એબ્સ્ટ્રેક્ટ્સ, મે 30-31-જૂન 1, 2006. - એમ.: જીઓસ, 2006, પૃષ્ઠ 128-131.
• 7. ડાયખાન એસ.વી. સોબિન્સકોય ક્ષેત્ર (સાઇબેરીયન પ્લેટફોર્મ) પર ગેસ વિસંગતતાઓની રચનાના સૂચકો / તેલ અને ગેસના ભૂસ્તરશાસ્ત્ર અને ભૂ-રસાયણશાસ્ત્રમાં નવા વિચારો. સેડિમેન્ટરી બેસિન્સની ઓઇલ અને ગેસ બેરિંગ સિસ્ટમ્સ. મોસ્કો સ્ટેટ યુનિવર્સિટીના અશ્મિભૂત ઇંધણના ભૂસ્તરશાસ્ત્ર અને જીઓકેમિસ્ટ્રી વિભાગની 60મી વર્ષગાંઠને સમર્પિત 8મી આંતરરાષ્ટ્રીય પરિષદની કાર્યવાહી. એમ., જીઓસ, 2005, પૃષ્ઠ 135 - 137.
• 8. મુરોગોવા આર.એન., ટ્રુફાનોવા એસ.એફ., ઝુકોવ પી.ડી. ઝુઇકોવા ટી.એલ. જળકૃત ખડકોમાં OM ના થર્મલ વિનાશ માટે હાઇડ્રોકાર્બનની રચનાની વિશેષતાઓ. DAN, 1993, v. 332, નંબર 5.
• 9. મુરોગોવા આર.એન., ટ્રુફાનોવા એસ.એફ., ઝુઇકોવા ટી.એલ. જળકૃત ખડકોમાં OM ના થર્મલ વિનાશ દરમિયાન ગેસ ઘટકની વિશેષતાઓ (તાપમાન શ્રેણી 150-340 ° સે). DAN, 1997, v. 352, નંબર 3, p. 392-395