TÌM HIỂU VỀ QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ

Tr

ng đ i h c Nông Lâm Thái Nguyên

ườ

ạ ọ khoa CNSH & CNTP …….…….

TÌM HI UỂ VỀ QUÁ TRÌNH H PẤ PHỤ

Gi ng viên ả : Tr nầ Văn Hùng

B môn: Hóa công ộ

Khoa: CNSH&CNTP

Nhóm: 1

Thái Nguyên, tháng 3 năm 2012

4.1 Khái quát chung

c

ấ

ượ

ệ

ườ ẩ

ề

ấ

ố

ạ ỏ

ế

ả

H p ph là quá trình đ ụ ng d ng r ng rãi trong công ụ ộ ứ nghi p hóa ch t, môi tr ng, ấ trong công ngh th c ph m và ệ ự trong nhi u lĩnh v c khác.Quá ự trình này có th tách các ch t ể khí, mùi không mong mu n cho đ n lo i b các ch t đ c h i ạ trong quá trình s n xu t th c ự ng. ph m hay trong môi tr

ấ ộ ấ ườ

ẩ

V t li u zeolite

ậ ệ

i sao quá trình này

ậ

ụ

ạ

i đóng vai trò quan tr ng nh vây?

V y quà trình h p ph là gì? Và t ấ ọ

ư

l ạ

4.1.1 Đ nh nghĩa h p ph ấ ị ụ

Theo GS.TKH Nguy n Bin: “H p ph là quá trình

ấ ắ

ậ ệ ề ặ ụ ờ ố ấ ấ ấ ậ ệ c g i là ch t h p ph , ọ

ấ ị ượ ụ

ọ ( “Các quá trình,thi ễ hút các ch t r n trên b m t các v t li u x p nh các ề ặ l c b m t. Các v t li u x p đ ụ ố ự ch t b hút g i là ch t b h p ph .” ấ ị ấ ế ị ệ

th c ph m ự

ế

ụ ằ

t b trong công ngh hóa ch t và ấ ẩ ” - t p 4 ) ậ Theo TS Phan Xuân V n và TS Nguy n Ti n Quý: ễ ậ ng b m t nh m thu hút ch t b ấ ị ề ặ ả ụ ứ ụ

“H p ph , đó là hiên t ượ h p ph lên b m t ch t h p ph làm gi m s c căng ấ ấ b m t c a ch t h p ph ” ụ ấ ấ ề ặ ủ ề ặ ấ ấ

( Giáo trình “Hóa keo” – ĐH Nông nghi p I, HN ) ệ

ạ ụ ứ ụ ậ

ấ ử i, “h p ph là quá trình t ơ ử

t p ( ch t ch , thu ấ , ion c a ch t ấ ủ ỏ khí, h i ho c các phân t ặ ắ ể

ỏ ề ặ ủ

ề ặ ắ ọ ấ ấ ấ

ự ấ ấ ấ ị ấ ề ặ ượ ọ

( “Bài gi ng môn h c hóa công” - Tóm l hút…)các phân t tan lên b m t chia pha, có th là l ng - r n, khí - l ng hay khí r n. Ch t mà trên b m t c a nó có s h p ph ụ x y ra g i là ch t h p ph (adsorbate), còn ch t mà t ụ ụ ả c g i là ch t b h p ph t p trên b m t phân chia đ ụ ậ ( adsorbent).” ả ầ ọ

Tr n Văn Hùng, ĐH Nông Lâm TN)

Hình 4.1: C ch quá trình h p ph ế ơ ấ ụ

Quá trình h p ph ụ ấ x y ra do l c hút t n t i ồ ạ ở ự ả trên và g n sát các mao qu n ( s c căng b m t ). ề ặ ầ ứ ả

ứ

ấ

ụ ế ề ặ ủ ủ ế ư

S c căng b m t c a v t li u h p ph ch y u là ậ ệ các d ng liên k t nh : Liên ạ k t Vander Waals, liên k t ế ế tĩnh đi n, liên k t Hydro, ế liên k t hóa tr … ệ ế ị

Hình 4.2: Liên k t Vander Waals ế

Hình 4.3: Liên k t tĩnh đi n ế ệ

Hình 4.4: Liên k t Hydro ế

ấ

ự ộ ự ử ị ấ

Trong quá trình h p ph , do các l c hút trên ụ b h p ph đ u gi m đ t do và ụ ề ụ S<0). ề ặ ế

nên các phân t ả s p x p có tr t t ấ ấ ắ Quá trình h p ph là quá trình t a nhi trên b m t ch t h p ph ( ậ ự ỏ ụ

ng trình cân b ng năng l ệ G = 0). ng c a ắ t ( ượ ủ

ấ T ph ươ ừ công th c GIBBS: ứ S.H-T.G = S<0

Trong đó: S là di n tích b m t ề ặ ụ

ệ G là đ h p ph ộ ấ H là nhi t h p ph ệ ấ ụ

Suy ra: H<0.

t c a ệ ủ c

ọ

ụ

Hi u ng nhi ệ ứ quá trình h p ph đ ụ ượ ấ g i là nhi t h p ph . ụ ệ ấ Đ c tr ng c a quá ủ ư ặ t h p ph : trình nhi ụ ệ ấ • T a nhi t ệ ỏ • Đ h p ph tăng khi ụ ộ ấ t đ gi m. nhi ệ ộ ả • t đ h p ph Nhi ụ ệ ộ ấ v t lý nh , h p ph hóa ỏ ấ ậ h c l n h n. ơ ọ ơ

t đ đ n quá trình h p ph 4.1.2 nh h Ả ưở ng c a nhi ủ ệ ộ ế ấ ụ

t.

ụ ậ

ấ

ọ

H p ph v t lý và h p ph hóa h c đ u t a nhi ệ ụ t t a ra y u h n so v i ớ ệ ỏ

h p ph v t lý, nhi ụ ậ

ề ỏ ơ

ế

• ấ Tuy nhiên h p ph hóa h c.

ở ấ ọ

ụ

ấ

t đ th p t c đ h p

ọ ở

ộ ấ

ụ

• Trong h p ph hóa h c, ấ ph di n ra ch m, khi tăng nhi ậ

ụ ễ

nhi ệ ộ ấ ố t đ thì t c đ tăng. ệ ộ

ố

ộ

ấ

ộ

• vào nhi

ụ ố t đ mà ph thu c vào t c đ khu ch tán.

Trong h p ph v t lý, t c đ h p ph ít ph thu c ố ệ ộ

ụ ậ ụ

ộ ấ ộ

ụ ế

ộ

ụ

V y h p ph v t lý ít ph thu c vào nhi ệ ộ ụ

ộ ớ ấ

ụ ậ ụ

ụ ớ

t đ và ọ ơ ng ho t hóa l n ( và ch c nghìn KJ/mol ).

• ấ ậ ng ch t h p ph nh h n. Còn v i h p ph hóa h c, l ấ ấ ườ ng ch t h p ph l n h n, ph thu c h n vào nhi ẳ ộ ụ và có năng l ạ ượ

ỏ ơ t đ ,l ệ ộ ượ ớ

ấ ấ ụ

4.2 Phân lo iạ

4.2.1 H p ph v t lý ụ ậ ấ

Các phân t b h p ph b gi i trên b m t l ề ặ

ử ị ấ ờ ụ ị ữ ạ ế ế ấ ấ ư ự ụ

ch t h p ph nh nh ng liên k t y u nh : l c Vander Waals, liên k t Hydro… ữ ế

Các phân t i nh ng không t o l ử ư ạ

ợ ch b gi ỉ ọ ấ

ế ế ọ ộ ị

ị ữ ạ thành h p ch t hóa h c ( không hình thành các liên k t hóa h c (liên k t ion, c ng hóa tr , liên k t ph i ố ế trí…)).

t h p ấ ụ ậ ậ ệ ấ

ị ph không l n và ít ph thu c vào nhi H p ph v t lý luôn thu n ngh ch, nhi t đ . ệ ộ ụ ụ ớ ộ

4.2.2 H p ph hóa h c ụ ọ ấ

ả ọ

Có b n ch t là m t ph n ng hóa h c. Hình ả ứ ề ấ ế ạ ợ

ộ thành các liên k t hóa h c b n và t o thành h p ọ ch t.ấ

ậ ọ

ị c ti n hành trong ấ ng đ H p ph hóa h c luôn b t thu n ngh ch, ườ ượ ế

ấ nhi ệ ấ đi u ki n nhi ệ ề ụ t h p ph l n nên th ụ ớ t đ cao. ệ ộ

ế

ụ ấ ho t hóa còn đ c g i là h p ph ho t hóa. H p ph hóa h c liên quan đ n hàng rào ấ ọ ọ ượ ụ ạ ạ

Ví d : ụ

ấ ề ặ

Qúa trình h p ph metanol trên b m t ề ặ

ắ ế ặ ắ

ế ẽ ườ

ụ zeolite. Trong quá trình này, proton trên b m t zeolite tham gia quá trình hình thành Cacbocation, tham gia c t liên k t C-C ( Cracking ) ho c c t liên k t C-H ( CH3CH2H+ - Dehydro hóa ). K t qu ả ế ng nhóm Hydroxyl trong phân t g n t ầ ớ

metanol s h ử Oxi trên b m t zeolite. ề ặ ng t ử ứ ượ ấ

i nguyên t ử quá trình h p ph ( “Nghiên c u hóa l ụ metanol trên b m t zeolite” - t p chí khoa h c ề ặ ạ ọ

http://edu.go.vn/e-tap-chi/tin/9/90/5394/nghien-cuu-hoa-luong-tu-qua-trinh-hap-phu-metanol-tren-be-mat-zeolit.html

)

4.3 ng d ng h p ph trong s n xu t ấ Ứ ụ ụ ấ ả

Quá trình s n xu t c n tuy t đ i ( r ấ ồ ượ

u ng pháp ệ ố ươ

ả etylic 99-100% C2H5OH ) theo ph h p ph zeolite. ụ ấ

1. Thi

t b lo i màng

ế ị ạ

zeolite 2. B m Tuye ơ 3. B m ly tâm ơ

ụ

ế ị ậ ế ị

b t n d ng nhi t ệ t t b trao đ i nhi ệ

ổ

4. Thi 5. Thi 6. B m chân không ơ

Hình 4.5: S đ s n xu t c n tuy t đ i ệ ố ơ ồ ả ấ ồ