Личен сайт - Филтриране на дим през вода

Абсорбция

Филтрация (бълбукане, зачервяване) на дим водата е пример за процес, често срещан в природата, в работата и в ежедневието - усвояване. Терминът "абсорбция" произлиза от латинската дума absorptio (абсорбция) и означава абсорбиране на вещество от разтвор или смес от газове от твърдо вещество или течност. За разлика от адсорбцията, абсорбцията се осъществява от целия обем на течност или тяло. Виталий Максимович Рам, изследовател на процеса на абсорбция на газ, му дава по-конкретна дефиниция: „Абсорбцията е процес на абсорбция на газ от течен абсорбер, при който газът е разтворим в една или друга степен“.

Има два основни метода на абсорбция - пръскане на газ с течни капчици (извършва се в абсорбатори „спрей”) и обратно, преминаване на газ през колоната на течността в балон (балон) или дисковидни абсорбери. Друг вариант се използва по-рядко - поглъщане на филм - насищане на повърхността на течащата среда (например вода) с газове.

Ефектът от пръскането на газ с водни капчици се наблюдава и в природата: дъждът не само мокри и удържа прах, но също така почиства въздуха от въглероден диоксид и други оксиди. В момента този процес се използва в работата на филтърните пожарогасители. В случай на пожар, струята вода със свръхзвукова скорост се подава през пулверизатора на такова устройство и влиза в събирателното устройство. От събирателното устройство водата преминава към филтрация, след което се връща в пожарогасителната система. Въздухът, преминаващ през водния поток, се интензивно охлажда и овлажнява, което ограничава възможността за разпространение на огъня поради ефекта на самозапалване на предмети. В допълнение, водата абсорбира дим и други вредни вещества от газовата фаза, което намалява дима и дава възможност на пожарните служби да работят по-пълноценно.

В продължение на няколко века балонната абсорбция се използва за пушене на наргиле, за по-кратко време - при производството на течни препарати за пушене, например „Течен дим“, както и при производството на много химични съединения, като сярна киселина. На негова основа работи първата регистрирана прахосмукачка, чийто патент за изобретението е получен през 1860 г. от американеца Даниел Хес. Съществува и трети метод на усвояване - посоката на струите вода и пречистения газ да се срещат взаимно в определени пропорции.

Ефективността на почистване по време на абсорбцията е малко по-ниска от процесите на филтриране през порести тела и обикновено е 60 - 95% (срещу 80 - 99,9% за адсорбционните методи) и за всеки специфичен замърсител зависи по свой начин от такива параметри на процеса като температурата на газа и налягане, температурата и състава на абсорбиращата течност и по-точно температурата на газа спрямо температурата на течността. Като цяло приблизителната ефективност на почистване η може да се определи, като се използва следната формула:

където Vp е обемът на балончето, S е контактната площ на газовата и течната фази (в нашия случай площта на мехурчето), D е коефициентът на дифузия на конкретно вещество в газовата фаза под при дадените условия, t е средното време на фазовия контакт (например средното време на покачване на мехурчетата до повърхностните води). Коефициентът на дифузия D характеризира средно-квадратното движение на частица във времето t и се определя от израза:

където L е средно-квадратното изместване на частица във времето t. Тази формула обаче не отчита динамичния компонент на усвояването, който в някои случаи играе основна роля.

Абсорбционните процеси се разделят на физически и химични (хемосорбция).

Физическата абсорбция се отнася до процесите на филтриране, когато абсорбиращата течност не съдържа специални компоненти, които спомагат за улавяне (свързване) на един или повече замърсители. Независимо от това, когато продуктите от изгарянето или изпаренията на органични съединения постъпят във водата, в течната фаза неизбежно възникват определени химични реакции: хидратация на киселинни оксиди, взаимодействие на различни класове органични и неорганични вещества в течност и т.н. Физическото поглъщане в чист вид присъства главно при филтриране на газове, наситени със суспендирани твърди частици през вода, например при работа с някои видове прахосмукачки, при пушене на наргиле и др. Съществен недостатък на физическата абсорбция е спадът в ефективността на филтриране, тъй като замърсителите се натрупват в абсорбера, което налага постоянна подмяна на течността. В по-малка степен този недостатък се проявява, когато към водата се добавят специални свързващи вещества, т.е. когато се използва химическа абсорбция или хемосорбция.

Химичната абсорбция е много по-широко разпространена: тя се използва за улавяне на някои ценни продукти, съдържащи се в газовата фаза, или за неутрализиране и свързване на определени токсични съединения в утайката.

Десорбцията е процес на отделяне на газове от течност. Това често е причината за намаляване на ефективността на процеса на абсорбиране на много примесни газове. Но в случай на отделяне на газообразни компоненти от течност, десорбцията е просто необходима. В някои случаи течността се използва като носител на добре разтворими компоненти.