Ch
ng 5
Quá trình h p ph
ươ
ấ
ụ
ệ
5.1. Khái ni m chung 5.1.1 Khái ni mệ H p ph ấ ả ề ặ ộ ấ ơ ượ ọ ấ ụ, trong hóa h c là quá trình x y ra khi m t ch t khí hay chât l ng b ỏ c g i là ch t b h p ph ấ ị ấ ụ ộ ấ ắ ơ ọ i c a h p ph c l ấ ấ ượ ạ ủ ấ ữ gi ị ọ ụ hút trên b m t m t ch t r n x p. Ch t khí hay h i đ ấ ắ (adsorbent), ch t r n x p dùng đ hút khí hay h i g i là ch t h p ph (adsorbate) ố và nh ng khí không b h p ph g i là khí tr . Quá trình ng ụ ị ấ g i là quá trình ọ ố ể ơ ụ ọ i h p ph hay nh h p ph . ụ ả ấ ụ Trong quá trình h p ph có to ra m t nhi ộ t l ệ ượ ụ ấ ớ ứ ộ ố ủ ả ấ ả ấ ấ ng, g i là nhi ọ ệ ấ ụ t h p ph . ệ ấ ụ ả t h p ph to ra ụ B m t càng l n t c đ x p c a ch t h p ph càng cao thì nhi ề ặ càng l n.ớ ấ ụ h p ph v t lý và h p ph hóa h c. ụ ấ ọ Có 2 quá trình h p ph : Gi a h p ph v t lý và h p ph hóa h c th t ra khó phân bi ấ ữ ấ ụ ậ ụ ậ ụ ấ ậ ọ ụ ậ ạ ấ ỉ ụ ụ ệ ộ t, có khi nó ệ ấ ti n hành song song, có khi ch có giai đo n h p ph v t lý tuỳ thu c tính ch t ộ ế c a b m t c a ch t h p ph và ch t b h p ph , tuỳ thu c vào đi u ki n quá ề ấ ị ấ ủ ề ặ ủ trình (nhi ệ ộ ấ ấ t đ , áp su t... ) ấ
ấ ạ ớ ộ ậ ả ứ ụ ả ấ ắ ử • H p ph lý h c ti n hành r t nhanh và năng l 5.1.2. Ho t đ h p th . ụ • H p ph hóa h c ti n hành ch m và có năng l ế ủ ấ ị ấ ấ ạ ộ ấ ầ ng ho t hóa khá l n g n ượ ọ ụ ng ho t hóa c a ph n ng hóa h c, ph thu c b i kho ng cách ở ụ ọ ạ ượ trong ch t b h p ph và các trung tâm trên b m t ch t r n. ề ặ ng ho t hóa b ng không. ằ ọ ế b ng năng l ằ gi a các nguyên t ữ ấ ượ ụ ạ
ấ ế ạ ớ ấ ọ ạ ộ ậ ả ứ ụ ả ấ ắ ử • H p ph lý h c ti n hành r t nhanh và năng l 5.1.3. Cân b ng h p th . ụ ằ • H p ph hóa h c ti n hành ch m và có năng l ủ ấ ị ấ ấ ầ ng ho t hóa khá l n g n ượ ụ ng ho t hóa c a ph n ng hóa h c, ph thu c b i kho ng cách ở ụ ọ ượ trong ch t b h p ph và các trung tâm trên b m t ch t r n. ề ặ ng ho t hóa b ng không. ằ ọ ế b ng năng l ằ gi a các nguyên t ữ ấ ượ ụ ạ
ế ấ ấ ụ ữ ề ặ ạ ờ ế ự ấ ị ấ ộ ụ ạ ả ứ ụ ả ệ ồ ờ ạ ượ ấ ụ t c a langmuir). T t c Đ thi ể ư c ph ệ ệ ủ 5.1.4. Thuy t h p th . ụ H p ph đ ng nhi t c a langmuir. Trong quá trình h p ph nh ng phân t ử ệ ủ ụ ẳ ấ ể i trên b m t h t xúc tác trong m t th i gian nh t đ nh đ l khí b h p ph s ụ ẽ ở ạ ị ấ ng và th c hi n quá trình nh h p ph . Quá trình h p ph và ti p nh n năng l ụ ả ấ ượ ậ quá trình nh h p ph x y ra đ ng th i cho đ n khi h t ph n ng đ t đ ạ ượ c ả ấ ế tr ng thái cân b ng. ằ t l p đ ế ậ ộ ố ề ề ạ ộ ế ấ ư ọ ụ ẳ ố ử ị ấ ổ ụ ấ ỉ ờ b h p ph không có tác đ ng qua l ng trình đ ng h c cho quá trình h p ph , Langmuir ươ ấ ả đã đ a ra m t s đi u ki n sau(thuy t h p ph đ ng nhi các tâm ho t hóa đ u có tính ch t nh nhau. S tâm ho t hóa không thay đ i theo ạ ữ b h p ph . Gi a th i gian. M i tâm ho t hóa ch có th h p ph m t phân t ể ấ các phân t ộ ỗ ử ị ấ ụ ộ i. ạ ạ ụ
ụ 5.2 V t li u h p ph : ậ ệ ấ 5.2.1 Than ho t tính ạ
c dùng đ lâu đã đ ừ Than ho t tính, t ạ ọ ộ ờ
ự ể ượ phòng đ c, l c không khí và l c n c. M i ớ ọ ướ t đây, nh nhà khoa h c Vũ Văn B ng (Vi ệ ằ ọ t thêm m t tính Nam) mà chúng ta đ ộ ượ năng c c kỳ quan tr ng c a than ho t tính, ạ ọ đó là phòng tránh tác h i c a tia đ t. ấ ấ ố ồ ị ộ carbon ữ ạ i th ạ ủ ế ệ ơ ng thì là t
ế ộ ợ ộ ả ạ ề ặ ưở ậ ấ ớ ủ ng t ừ ệ ể ọ ả ủ ấ ệ ấ ứ ư nhi ấ ở ề ầ ớ ế ỗ ấ ạ ặ ặ ấ t nh i (k n i). Than ho t tính th ể ư c các thành ph n đ c bi ầ ể ấ ượ ộ ể lo i ạ n ng. ặ ủ ấ ộ ạ ấ ẻ ượ ạ ừ ỗ ả ả ộ ế ấ ữ ơ ờ nhi u ph ch t h u c khác, ví d : t ừ ấ c t o t ụ ừ ỏ ơ ừ ằ ồ ư i, t c bi ế ủ ạ ủ ủ Than ho t tính là m t ch t g m ch ộ ạ d ng vô đ nh hình y u là nguyên t ế ở ạ (b t), m t ph n n a có d ng tinh th v n ể ụ ạ ầ ộ grafit (ngoài carbon thì ph n còn l ườ ng ầ ề là tàn tro, mà ch y u là các kim lo i ki m ị và v n cát). Than ho t tính có di n tích b m t ngoài r t l n, n u tính ra đ n v ấ ớ ụ ế ạ ề ặ kh i l ộ 500 đ n 2500 m2/g (l y m t ví d c th đ so sánh thì: m t ụ ụ ể ể ố ượ ấ ộ ấ sân qu n v t có di n tích r ng kho ng ch ng 260 m2), do v y mà nó là m t ch t ầ ừ ng dùng đ l c hút nhi u lo i hóa ch t. B m t riêng r t l n c a than ho t lý t ạ ề ấ nguyên li u tính là h qu c a c u trúc x r ng mà ch y u là do th a h ệ ừ ưở ừ ủ ế ơ ỗ ệ t đ cao, trong đi u ki n h u c xu t x , qua quá trình ch ng khô (s y) ề ệ ộ ữ ơ thi u khí. Ph n l n các v t r ng - n t vi m ch, đ u có tính h p th r t m nh và ụ ấ ứ ạ ế ạ ng đ chúng đóng vai trò các rãnh chuy n t ượ ự c t ẽ ố ườ ể ả c i đ r a tro ho c các hóa ch t tráng m t), đ l u gi nâng c p (ví d , t ữ ạ ượ l ụ ự ử ấ ư nh ng thu c tính l c hút, đ có th th m hút đ ệ ặ ọ ữ kim Thu c tính làm tăng ý nghĩa c a than ho t tính là: nó là ch t không đ c (k c ể ả ộ ạ g thành than ho t m t khi đã ăn ph i nó), giá thành s n xu t r (đ tính và t v , x d a), và đ ng th i cũng x lý ch t th i r t d sau khi đã dùng (b ng cách đ t). N u nh các ch t đã ử đ ệ ượ ọ ố ấ tro đ t, cũng r t d . ấ ễ ồ ạ ừ c l c là nh ng kim lo i n ng thì vi c thu h i l ạ ặ ề ả ấ ễ ữ ế ố
Ứ ng d ng: ụ c): đ t y trùng và các đ c t sau ế ể ẩ ượ ộ ố (Carbo medicinalis – than d ứ Trong y t ị ộ ộ Trong công nghi p hóa h c: làm ch t xúc tác và ch t t i cho các ch t xúc tác khi b ng đ c th c ăn, ệ ấ ọ ấ ả ấ khác,
ỹ ố Trong k thu t thì làm m t thành ph n c a cái l c khí (trong đ u l c thu c ầ ủ ầ ọ ộ ọ l nh và máy đi u hòa nhi t đ ). ậ lá, cũng nh trong t ủ ạ ư ề ệ ộ
Trong x lý n ử ướ c (ho c l c n ặ ọ ướ c trong gia đình): đ t y các ch t b n vi ể ẩ ấ ẩ ng. l ượ Phòng tránh tác h i c a tia đ t. ạ ủ ấ
ố ạ ệ ề ứ ằ ả ơ ả ạ ẽ ạ ng C + CO2 = 2CO m t ph n than b cháy t o thành khí CO đ l ả i l ể ạ ỗ ổ ấ ả
ụ ế ố Than ho t tính là: Than x p ch a 88 - 98% than tuỳ theo đi u ki n ch t o, ế ạ ỏ ỗ ọ ừ c b ng cách than hoá nguyên li u h u c (vd. than m , g , s d a, ượ ữ ệ kho ng 900oC. Ho t hoá là quá c ng...) và ho t hoá s n ph m nh n đ ẩ ậ ượ ở ả c, khí cacbonic, k m clorua, vv. Vd. do ph n ớ ơ ướ h ng làm ị ụ ấ ữ ơ ng là ch t h u c , ự ườ ặ c, amoniac. Đ c dùng đ ch t o m t ượ c (vd. ạ c dùng đ làm s ch máu ượ ể ế ạ ướ ị ạ ữ ơ ọ ơ ộ ị ể ỡ thu đ x ạ ươ trình cho than ph n ng v i h i n ả ứ ứ ộ ầ cho than tr nên x p (đ x p kho ng 60 - 70%) và do đó có kh năng h p ph ở ố ộ ố t t. Là ch t h p ph t t đ i v i các ch t không phân c c, th ấ ụ ố ố ớ ấ ấ ố h p ph y u các ch t phân c c nh n ự ư ướ ấ ấ n ch ng h i đ c, thu h i h i dung môi h u c , làm s ch dung d ch n ồ ơ ạ t y màu dung d ch đ ầ ẩ và hút ch t đ c trong b máy tiêu hoá. ng, d u, m ...). Trong y h c, đ ườ ộ ấ ộ
5.2.2 Silicagel
Silica gel hay gel axit
ộ
ư
ọ ạ ộ ị ế ọ
ố natri othosilicat (Na ố 2.nH2O (n<2), nó đ ạ ấ ừ ỗ ượ ả
ệ ọ ừ ơ ứ ạ ọ ấ ệ ế ề ầ ổ ườ ặ silixic là m t ch t r t s n có ấ ấ ẵ ớ nhiên, c ng thêm v i trong t ộ ự t c a nó trong tính năng u vi ệ ủ các quá trình hóa h c t o nên cho silica gel m t v th đáng c trân tr ng. Silica gel th c đ ự ượ ch t là điôxit silic, ạ d ng h t ấ ở ạ ả c ng và x p (có vô s khoang r ng li ti trong h t). Công th c hóa h c đ n gi n ọ ơ ứ ứ 2SiO4) ho cặ c a nó là SiO c s n xu t t ủ Silic TetraClorua (SiCl4). Hi n nay silica gel có vai trò r t quan tr ng trong công ấ c dùng r t nhi u làm xúc ngh hóa h c t đ n gi n đ n ph c t p. Silica gel đ ượ ả tác trong t ng h p h u c hóa d u, l c n ợ ữ ơ Trong đ i s ng hàng ngày, ng ố ọ ướ i ta th ự ờ ố ọ ỏ ặ c,... ườ thu c tây, trong gói th c ph m, trong s n ph m đi n t ẩ ị ơ ẩ ẩ ể ữ ờ ệ ượ ệ ẩ
ệ ng h i n ơ ướ ị ỡ ộ ộ ượ ơ ướ ầ ượ ể ng g p silica gel trong nh ng gói ữ nh đ t trong l ệ ử Ở đó, . ả ẩ silica gel đóng vai trò hút m đ gi các s n ph m trên không b h i m làm ẩ ả h ng. Silica gel hút m nh hi n t hàng tri u khoang r ng li ti ng mao d n ỏ ỗ ẫ ở c a nó, h i n ộ ượ ng c b hút vào và bám vào ch r ng bên trong các h t. M t l ủ ỗ ỗ ạ silica gel c m t thìa cà phê có di n tích ti p xúc c m t sân bóng đá. Silica gel có ỡ ộ ế th hút m t l ộ ẩ ng c a nó và có th làm đ m ủ ọ ể ng đ i t ươ ộ c c a silica gel, ng c b ng 40% tr ng l ố trong h p kín gi m xu ng đ n 40%. ả ể ỉ ườ ậ ị ố ế ơ ướ ủ ậ chlorua coban vào. Khi còn khô nó s có màu h i ph t xanh, khi b t đ u ng m Đ ch th tình tr ng ng m h i n ạ ẽ ộ i ta cho m t ít ắ ầ ơ ớ
ắ c, nó chuy n d n sang màu xanh nh t, r i màu h ng, cu i cùng là tr ng ể ầ ạ ồ ồ ố h i n ơ ướ đ c.ụ c, ta có th tái sinh nó b ng cách gi Khi silica gel đã ng m no n ậ t đ kho ng 150°C trong kho ng n a gi ho c cho t ằ ữ i khi nào nó tr v màu ướ ả ử ả ể ờ ặ ớ nó ở ở ề nhi ệ ộ ph t xanh. ớ ệ ớ Silica gel có hi u qu hút m và tính kinh t ẩ cao so v i các lo i hút m ế ả ng H i, Thanh Đ o c a Trung ượ ạ ả ủ ẩ ề ả ấ ấ ơ ả khác. N i s n xu t silica gel nhi u nh t là Th Qu c.ố
5.3. Thi 5.3.1 Thi t b h p th . ụ ế ị ấ t b h p ph gián đo n ụ ế ị ấ ạ
1: Quat gio2: TB loc không khi3: Đông hô l u l
ng
̀ ư ượ
̣ ́ ̣ ́ ̀
4: Thap lam âm Kkhi5: TB ch a nguyên liêu6:
TB hâp phu
ứ
́ ̀ ̉ ́ ̣ ́ ̣
5.3.2 Thi ế ị ấ t b h p ph liên t c ụ ụ
ệ ươ ể ố Đây là m t công ngh t ộ ọ ỏ i t ạ ươ ớ ượ ử ụ ử ng đ i l n và th ố ớ ẩ ệ ấ ớ ầ ả c s d ng đ làm ng t LPG nói ng đ i m i đ ọ cho hi u su t làm s ch ạ riêng và làm n t l ng nói chung. Công ngh rây phân t ấ ệ ệ ượ ử c s ng đ r t cao tuy nhiên chi phí cho công ngh này l ườ ấ d ng trong các nhà máy có công su t l n, yêu c u s n ph m có đ s ch cao, đa ộ ạ ụ d ng các s n ph m công ngh . ệ ạ ả ẩ
ấ ấ ụ ớ đ h p ph các t p ch t ra kh i dòng hydrocacbon. L p h p ph th ắ ủ ử ể ấ c mao qu n c ướ ấ ả ỡ ụ ườ ng ệ ạ ụ ỏ Nguyên t c c a công ngh là dùng l p ch t h p ph có kích th phân t ớ ấ c s d ng là các lo i zeolite, oxit nhôm ho t tính, silicagel,... đ ượ ử ụ ạ ạ
ệ ỏ ố ụ Dòng nguyên li u đi vào thi ượ ứ t b h p ph t ụ ừ ọ ượ ạ ấ ẽ ụ ấ ụ ể ớ ấ ệ ộ ấ ấ ộ ổ ế ị trên xu ng. Đi ra kh i thi t b ế ị ấ h p ph là hydrocacbon đã đ ấ ấ c đem sang b ch a. Ch t h p c làm ng t đ ấ ể ph trong tháp h p ph 1 sau khi bão hòa các t p ch t s khóa van dòng nguyên ụ c li u vào đ ượ ượ ệ tái sinh b ng cách th i khí có nhi ư c đ a ằ sang lò đ t đ làm nhiên li u ho c đ ố ể c chuy n sang tháp h p ph th 2. L p ch t h p ph bão hòa đ ụ ứ t đ cao t ừ ặ ượ ậ ụ 200-310 đ C. Khí th i đ ả ượ c. ấ ơ ướ c t n d ng đ s n xu t h i n ể ả ệ
5.4 ngứ d ngụ
