 Привожу один из моих экспериментов, посвещенных демонстрации процесса газирования воды. Литр колодезной воды газировали с помощью писталетного баллончика ёмкостью 12 граммов. Скачать видео можно по ссылке: |
   |
Абсорбция Фильтрация (пробулькивание, промывание) дыма через воду является примером распространенного в природе, на производстве и в быту процесса – абсорбции. Термин «абсорбция» происходит от латинского слова absorptio (поглощение) и означает поглощение вещества из раствора или смеси газов твердым телом или жидкостью. В отличие от адсорбции – поглощение осуществляется всем объемом жидкости или тела. Виталий Максимович Рамм, исследователь процесса абсорбции газов, дает ему более конкретное определение: «Абсорбцией называют процесс поглощения газа жидким поглотителем, в котором газ растворим в той или иной степени». Существует два основных способа абсорбции – орошение газа каплями жидкости (осуществляется в “распыливающих” абсорберах), и наоборот, пропускание газа через толщу жидкости в пузырьковых (барботажных) или тарельчатых абсорберах. Еще один вариант применяется реже - пленочная абсорбция - насыщение поверхности текущей среды (например, воды) компонентами газами. Эффект от орошения газа каплями воды наблюдается и в природе: дождь не только смачивает и пребивает пыль, но и очищает воздух от углекислого газа и других оксидов. В настоящее время этот процесс применяется в работе фильтров-огнетушителей. При возникновении пожара через распылитель такого устройства подается струя воды со сверхзвуковыми скоростями и попадает в собирающее устройство. Из собирающего устройства вода поступает на фильтрацию, после чего вновь возвращается в систему пожаротушения. Проходящий через струю воды воздух интенсивно охлаждается и увлажняется, что ограничивает возможность распространению огня за счет эффекта самовозгорания предметов. Кроме того, вода поглощает дым и другие вредные вещества из газовой фазы, что снижает задымленность, и дает возможность более развернуто действовать пожарным службам. Барботажная абсорбция на протяжении нескольких столетий используется при курении кальяна, меньшее время – при производстве жидких препаратов копчения, например “Жидкого дыма”, а также производстве многих химических соединений, например, серной кислоты. Именно на его основе работал первый зарегестрированный пылесос, патент на изобретение которого был получен в 1860 году американцем Даниэлем Хессом. Существует так же и третий способ абсорбции – направление струй воды и очищаемого газа на встречу друг другу в определенных пропорциях. Эффективность очистки при абсорбции несколько уступает процессам фильтрации через пористые тела и обычно составляет 60 – 95% (против 80 – 99,9 % для адсорбционных методов), и для каждого конкретного загрязнителя по-своему зависит от таких параметров процесса, как температура и давление газа, температура и состав поглощающей жидкости, и, что особенно специфично, от температуры газа относительно температуры жидкости. В общем случае приблизительную эффективность очистки η можно определить по следующей формуле:
где Vп - объем пузыря, S – площадь контакта газовой и жидкой фаз (в нашем случае площадь пузыря), D – коэффициент диффузии конкретного вещества в газовой фазе при данных условиях, t – среднее время соприкосновения фаз (например, среднее время подъема пузыря до поверхности воды). Коэффициент диффузии D характеризует среднеквадратичное перемещение частицы за время t и определяется выражением: D = L²/t, где L – среднеквадратичное перемещение частицы за время t. Однако данная формула не учитывает динамическую составляющую абсорбции, которая в ряде случаев играет главную роль. Процессы абсорбции разделяют на физические и химические (хемосорбция). Под физической абсорбцией подразумевают процессы фильтрации, когда поглощающая жидкость не содержит специальных компонентов, способствующих уловлению (связыванию) одного или нескольких загрязнителей. Тем не менее, при попадании в воду продуктов горения или паров органических соединений, в жидкой фазе неминуемо происходят те или иные химические реакции: гид ротация кислотных оксидов, взаимодействие различных классов органических и неорганических веществ в жидкости и т.д. Физическая абсорбция в чистом виде присутствует, в основном, при фильтрации через воду газов, насыщенных взвесями твердых частиц, например, при работе некоторых типов пылесосов, при курении кальяна и т.д. Значительным недостатком физической абсорбции является падение эффективности фильтрации по мере накопления в жидкости-поглотителе загрязняющих веществ, что обуславливает необходимость постоянной замены жидкости. В меньшей степени этот недостаток проявляется при добавлении в воду специальных связывающих веществ, то есть – при использовании химической абсорбции или хемосорбции. Химическая абсорбция распространена гораздо шире: ее используют для уловления некоторых ценных продуктов, содержащихся в газовой фазе, или нейтрализации и связывания в осадок тех или иных ядовитых соединений. Десорбция - процесс выделения газов из жидкости. Она часто является причиной снижения эффективности процесса абсорбции многих примесных газов. Зато в случае выделения газообразных компонентов из жидкости десорбция просто необходима. В ряде случаев жидкость используют в качестве переносчика хорошо в ней растворимых компонентов. |
|
|