Uciążliwość zapachowa/Metody dezodoryzacji gazów/Absorpcja

Absorpcja

Teoretyczne podstawy procesu

Schemat granicy międzyfazowej w układzie trójskładnikowym ABC (a – aktywność)

Absorpcja zanieczyszczeń gazów jest procesem przenoszenia masy przez granicę międzyfazową gaz-ciecz, przebiegającym w kierunku stanu równowagi opisywanego przez prawo podziału:

$K={\frac {a_{i,r}^{(1)}}{a_{i,r}^{(2)}}}$

gdzie:

K – współczynnik podziału składnika i między fazy 1 i 2, wartość stała w warunkach p, T = const,

a_i,r – aktywności składnika w stanie równowagi.

Równanie bywa stosowane w formie przybliżonej (zob. prawo Henry’ego), z wykorzystaniem – zamiast aktywności – wartości ciśnienia cząstkowego (p_i,r) w fazie gazowej i stężenia molowego (c_i,r) w fazie ciekłej w stanie równowagi. Tak zwaną stałą Henry'ego (H_c,i) wyraża się jako:

$H_{c,i}={\frac {p_{i,r}}{c_{i,r}}}=const$

W układach rzeczywistych H_c,i nie jest wielkością stałą. Zależy nie tylko od rodzaju absorbowanego związku i rozpuszczalnika, ale również m.in. od stężeń innych związków obecnych w układzie wieloskładnikowym:

$H_{c,i}=f(c_{A},c_{B},...,p,T)$

Izotermy rozpuszczalności gazu w cieczy jako granica między obszarami absorpcji i desorpcji

Stan równowagi przedstawia się graficznie w formie izoterm rozpuszczalności gazu i w cieczy, pozwalających określić warunki, w których przenoszenie masy odbywa się od gazu do cieczy (absorpcja) lub w kierunku przeciwnym (desorpcja). Bardziej strome linie równowagi wskazują na mniejszą rozpuszczalność składnika w danej cieczy (większy obszar desorpcji). W wyższej temperaturze ta sama ciecz absorpcyjna może pochłaniać mniejsze ilości zanieczyszczenia.

Możliwość osiągnięcia stanu równowagi w rzeczywistym absorberze zależy od stopnia rozwinięcia powierzchni międzyfazowej i czasu kontaktu faz. Uproszczone metody obliczeń wykonywanych w czasie projektowania absorberów są oparte na klasycznej teorii dwóch laminarnych warstewek granicznych (Whitman, 1923) – ciekłej i gazowej – dla których wyznacza się zastępczą grubość. Stężenia p_i,r i c_i,r, są osiągane na granicy między tymi warstewkami, a w ich wnętrzu stężenie jest zależne od odległości od tej granicy.

Model powierzchni międzyfazowej złożonej z dwóch warstewek laminarnych

Obie warstewki laminarne charakteryzuje się podając wartości cząstkowych współczynników przenikania masy, nazywanych współczynnikami wnikania (k_g i k_c). Określają one ilości (N_i) substancji dyfundującej pod działaniem jednostkowej różnicy stężeń w cieczy i prężności cząstkowych w gazie (siła napędowa dyfuzji) przez jednostkę powierzchni granicy faz w jednostce czasu. Ponieważ strumienie przenoszone przez obie warstewki są równe:

$N_{i}=k_{g}({p_{i}-p_{i,r}})=k_{c}({c_{i}-c_{i,r}})$

to stosunek k_c/k_g, charakteryzujący udziały tych warstewek w łącznym oporze dla przenikania masy wynosi:

$-{\frac {k_{c}}{k_{g}}}={\frac {{p_{i}}-{p_{i,r}}}{{c_{i}}-{c_{i,r}}}}$

Ten stosunek jest ważny z punktu widzenia konstrukcji absorberów, ponieważ określa udziały obu warstewek laminarnych w ogólnym oporze, który projektant stara się minimalizować, np. zwiększając intensywność mieszania fazy ciekłej lub gazowej.

Przedstawiając transport masy na wykresach rozpuszczalności z punktu określającego prężność składnika i (p_i) nad cieczą o określonym stężeniu tego składnika (c_i) wykreśla się prostą o nachyleniu -k_c/k_g. Ta prosta przecina linię równowagi procesu rozpuszczania w danej temperaturze w punkcie, który określa graniczną wartość stężenia i w cieczy (zakończenie procesu absorpcji). Położenie tego punktu pozwala określić opory wnikania występujące po stronie:

• gazu: R_g = p_i – p_i,r,
• cieczy: R_c = p_i,r – p_i^*, gdzie p_i^* – „prężność równoważna c_i”, czyli prężność i nad roztworem o stężeniu c_i w stanie równowagi).

Współczynniki wnikania masy i opory wnikania po stronie gazu (R_g) i cieczy (R_c). W przypadku małej rozpuszczalności gazu w cieczy linia równowagi jest stroma i R_c > R_g (wskazana jest zmiana sorbentu)
p_i^* – „prężność równoważna c_i”, czyli prężność nad roztworem o stężeniu c_i w stanie równowagi.

Skuteczność oczyszczania gazów metodą absorpcyjną zależy nie tylko od czynników termodynamicznych (położenia stanu równowagi), ale również od kinetyki procesu – szybkości transportu w obu fazach i przenikania przez granicę.

Prędkość wymiany masy może być wyrażana np. jako wielkość strumienia molowego W [kmol/s]:

$W=K_{c}(c_{i}-c)F=K_{g}(p-p_{i})F$

gdzie:

• K_c i K_g – empiryczne uogólnione współczynniki przenikania masy, zależne m.in. od lepkości (μ) i gęstości (ρ) cieczy, współczynników dyfuzji (D) składnika i w obu fazach, grubości obu warstewek laminarnych {x):

K_c = f (D, μ, ρ,...);

K_g= D/x

• (c_i - c) i (p - p_i) – gradienty stężeń/prężności cząstkowych (siła napędowa dyfuzji w obu fazach),
• F – powierzchnia wymiany masy.

Współczynniki przenikania masy i powierzchnie wymiany masy są określane doświadczalnie – wyniki pomiarów są podstawą tworzonych matematycznych modeli procesu wymiany masy. Modele najbardziej złożone opisują dynamikę procesów równoczesnej absorpcji wielu zanieczyszczeń powietrza o różnych właściwościach (zob. np. odory z ferm trzody chlewnej lub z oczyszczalni ścieków komunalnych) oraz ich kinetykę ich chemicznych reakcji (w obu kontaktujących się fazach).

Badania procesu dezodoryzacji gazów rzeczywistych metodą absorpcji, wykonywanych w różnej skali (od laboratoryjnej do przemysłowej) od wielu dziesięcioleci, są przedmiotem licznych publikacji naukowych i naukowo-technicznych, są kontynuowane.

Laboratoryjne podstawy projektowania absorberów

Płuczka Drechsela

Najbardziej popularny rodzaj sprzętu do absorpcji gazów w cieczach w skali laboratoryjnej, to różne rodzaje płuczek. Płuczki są powszechnie stosowane w czasie:

• analiz stężenia zanieczyszczeń powietrza i gazów odlotowych,
• oczyszczania strumieni gazów otrzymywanych w laboratoriach i stosowanych np. do syntez.

W klasycznych płuczkach laboratoryjnych Drechsela czas kontaktu faz i stopień rozwinięcia powierzchni kontaktu są stosunkowo małe (średnica pęcherzyków gazu ok. 8–10 mm). Sprawność płuczek zwiększa się wprowadzając gaz np. przez przegrody ze spieków szklanych. Filtry G2 umożliwiają otrzymywanie pęcherzyków o średnicy ok. 2–3 mm, a filtry G3 – ok. 0,5–0,8 mm. Zmiany konstrukcji płuczek powodują też zwiększanie się czasu przebywania pęcherzyków gazu w cieczy (np. wydłużanie ich drogi w płuczkach spiralnych i śrubowych). Powiększenie powierzchni kontaktu faz i zwiększenie czasu kontaktu w płuczkach typu Drechsela osiąga się poprzez wypełnianie ich wnętrza np. perełkami szklanymi. Do oczyszczania większych strumieni gazów stosuje się różne typy laboratoryjnych wież zraszanych (kolumn), np. półkowych lub z różnymi rodzajami wypełnień szklanych. W przypadkach, gdy jest wskazane zaabsorbowanie całej ilości związków zawartych w gazie (np. w przypadku zastosowań płuczek w ilościowej analizie gazów) stosowane są ich szeregowe zestawy (z jednakowymi lub różnymi cieczami absorpcyjnymi – zależnie od przeznaczenia zestawu).

Prace laboratoryjne poprzedzające projektowanie absorberów wykonuje się w specjalistycznych zestawach pomiarowych, umożliwiających badania stanów równowagi ciecz-gaz oraz kinetyki reakcji chemicznych i procesów wymiany masy między fazami. Zgromadzone dane doświadczalne umożliwiają np.:

• oznaczenie współczynników wnikania masy lub równoczesnego wnikania ciepła i masy, odniesionych do jednostki powierzchni wymiany lub do jednostki wypełnienia kolumny, o charakterystycznych wymiarach i kształtach elementów,
• opracowywanie i weryfikację matematycznych modeli absorberów o różnej konstrukcji,
• ilościowe opisanie kinetyki złożonych procesów wymiany masy między gazem i cieczą, połączonej z reakcją chemiczną w jednej z faz lub w obu fazach (opracowanie modelu procesu).

Każdy z etapów badań poprzedzających projektowanie absorberów przemysłowych wymaga stosowania różnych rodzajów aparatów laboratoryjnych. Badania procesu usuwania lotnych organicznych zanieczyszczeń powietrza metodą ozonowania, prowadzone w Zakładzie Kinetyki i Termodynamiki Procesowej Politechniki Warszawskiej, objęły w latach 2005–2010 m.in.:

Współczynniki stechiometryczne ozonowania (przykłady wg Barnarda i Hornera, 1957–1958)

Odorant	zużycie O3 [moli/mol]
sulfid di-n-butylowy	1,4-2,0
sulfid metylowocykloheksylowy	1,53
sulfid dibenzylowy	1,75
sulfid difenylowy	1
tiofen	2
disulfid difenylowy	2,6
disulfid dimetylowy	2
fenylotiol	1,6

• określanie rozpuszczalności ozonu w cieczach,
• opracowywanie modeli procesu transportu ozonu z fazy gazowej do wody.
• oznaczanie stałych szybkości i współczynników stechiometrycznych dla reakcji ozonu z wybranymi związkami chemicznymi (np. benzaldehyd, styren) w fazie homogenicznej w reaktorze zbiornikowym,
• modelowanie procesów absorpcji ozonu i zanieczyszczeń, połączonych z reakcjami utleniania w obu fazach, w laboratoryjnych absorberach doświadczalnych, np. ze zraszaną ścianką (ustalona powierzchnia wymiany masy).

W czasie badań utleniania benzaldehydu (2010) strumień ozonu wytwarzano dzięki wyładowaniom koronowym (typ reaktora IMPOZ 4). Ozon wprowadzano do fazy gazowej albo do fazy ciekłej (absorpcja zanieczyszczeń w ozonowanym roztworze). Stężenie ozonu w obu fazach oznaczano spektrofotometrycznie, a stężenie benzaldehydu – chromatograficznie. Wyniki pomiarów pozwoliły określić współczynnik stechiometryczny 0,5–1,5 moli usuniętego benzaldehydu na mol ozonu (nieco wyższy w przypadkach wprowadzania ozonu z fazą ciekłą) i pozorną stałą szybkości reakcji chemicznej oraz opracować matematyczny model stosowanego typu reaktora.

Jeżeli celem procesu oczyszczania gazów jest jego dezodoryzacja, możliwości wykorzystania klasycznych procedur postępowania są ograniczone. Strumienie gazów o uciążliwym zapachu zawierają zwykle setki różnych wonnych związków o różnych właściwościach chemicznych. Zapach takich mieszanin jest nieprzewidywalny (zob. Percepcja zapachu mieszanin odorantów). W niektórych przypadkach decyduje o nim obecność zanieczyszczeń występujących w ilościach śladowych (najtrudniejszych do usunięcia), w innych znanych przypadkach usuwanie części zanieczyszczeń powoduje wzrost intensywności zapachu mieszaniny lub zmianę jego hedonicznej jakości. Uniknięcie możliwości wystąpienia podobnych niekorzystnych efektów wymaga badań laboratoryjnych, wykonywanych metodami analizy sensorycznej.

Ocena intensywności zapachu po dezodoryzacji w laboratoryjnym zestawie kolumn pianowych (1985)

W tym początkowym etapie badań laboratoryjnych mogą być również wykonywane oznaczenia olfaktometryczne, pozwalające na porównanie skuteczności różnych sorbentów, np. ustalenie optymalnego pH roztworów sorpcyjnych lub oszacowanie zapotrzebowania środków utleniających (umożliwiające wstępną analizę przyszłych kosztów eksploatacyjnych).

W celu oznaczenia zapotrzebowania utleniaczy strumienie powietrza zawierającego mieszaninę odorantów – modelowe mieszaniny związków zidentyfikowanych w rzeczywistych gazach przemysłowych, gazy wytwarzane w laboratoryjnych modelach rzeczywistych źródeł lub rzeczywiste gazy odlotowe – można przepuszczać przez płuczki z roztworem badanego utleniacza. Oznacza się np. równoczesne zmiany:

• liczby jednostek zapachowych w strumieniu gazu metodą olfaktometryczną (iloczyn zmiany stężenia zapachowego c_od [ou_E/m³] przez objętość przepuszczonego gazu),
• ilości utleniacza w płuczce lub zestawie płuczek (iloczyn objętości cieczy sorpcyjnej przez zmianę stężenia utleniacza).

Takie pomiary wykonano m.in. w czasie badań dezodoryzacji gazów emitowanych z laboratoryjnego modelu wytwórni mączki rybnej (mieszanina nie identyfikowanych odorantów) metodą absorpcji w roztworze podchlorynu sodowego. Stwierdzono, że usunięcie jednej jednostki zapachowej ze strumienia gazów wymaga zużycia ok. 6*10^-12g aktywnego chloru. Umożliwiło to oszacowanie przewidywanego zużycia utleniacza w projektowanym skruberze. Obliczono np. że w czasie oczyszczania strumienia 5000 m³/h gazu o początkowym stężeniu zapachowym ok. 10¹⁰ ou_E/m³ zużycie 0,54 kg aktywnego chloru na godzinę umożliwi obniżenie stężenia odorantów do poziomu ok. 10⁷ ou_E/m³ (zmniejszenie intensywności zapachu od poziomu 8,5 do poziomu 6,0 w skali 10 stopniowej).

Rodzaje absorberów technicznych

Zadaniem projektanta jest wybór takich parametrów pracy urządzenia, które umożliwiają optymalne warunki pracy (wysoka skuteczność w urządzeniu o niewielkich wymiarach). Przemysłowe płuczki absorpcyjne mogą być:

• zraszaczami – krople cieczy rozpylanej w strumieniu oczyszczanego gazu,
• urządzeniami pracującymi na zasadzie barbotażu – pęcherzyki gazu, przepływające przez warstwę cieczy,
• kolumnami ze zraszanym wypełnieniem usypowym lub strukturalnym.

• 
  Wypełnienie strukturalne
• 
  Ceramiczne pierścienie Raschiga
• 
  Elementy wypełnienia metalowego
• 
  Kamień wapienny

Stosowanie zraszaczy jest zwykle zalecane wówczas, gdy główny opór przenoszenia masy znajduje się po stronie gazu, który powinien być intensywnie mieszany (absorbowane zanieczyszczenia są dobrze rozpuszczalne, należy ułatwić ich dotarcie do powierzchni cieczy). Jeżeli zanieczyszczenia gazu są słabo rozpuszczalne w cieczy (duży opór R_c), większą skuteczność można uzyskać w aparatach barbotażowych. Szczególnym przypadkiem są kolumny pianowe, w których – dzięki odpowiedniej konstrukcji półek lub parametrom wypełnienia kolumn – niemal cała ilość spływającej cieczy tworzy błonki pęcherzyków piany, dostępne dla absorbowanych gazów z obu stron.

• 
  Absorber rozpryskowy (zraszacz) przeciwprądowy
• 
  Zraszacz z przepływem krzyżowym
• 
  Skruber Venturiego
• 
  Skruber z wypełnieniem

Skruberami rozpryskowymi są m.in. urządzenia „dry-scrubbing” (metoda „półsucha”). Rozpryskiwaną cieczą jest w nich roztwór lub zawiesina, która zawiera składniki reagujące z zanieczyszczeniami absorbowanymi z gorącego gazu. Po absorpcji woda odparowuje, a produkty reakcji są oddzielane od gazu jako pyły, np. w filtrach elektrostatycznych lub workowych.

Absorpcja z reakcją chemiczną jest prowadzona również w innych typach skruberów. Jako reagenty są stosowane np. związki utleniające lub neutralizujące zawarte w cieczach sorpcyjnych. Zaabsorbowane w cieczy zanieczyszczenia mogą być również usuwane z roztworu sorpcyjnego wskutek reakcji z chemicznie aktywnym wypełnieniem, np. złożem kamienia wapiennego (metoda Kurmeiera), po którym spływa sorbent. Dzięki reakcjom, którym ulegają zanieczyszczenia gazu po wniknięciu do cieczy, przebieg procesu nie pociąga za sobą spadku siły napędowej dyfuzji – gradientu stężeń na granicy faz. W niektórych wypadkach reagenty chemiczne są wprowadzane do fazy gazowej przed absorpcją (np. dodatki ozonu, chloru lub dwutlenku chloru). Celem jest uzyskanie mieszaniny zanieczyszczeń lepiej rozpuszczalnych.

Przykłady zastosowań absorpcji do dezodoryzacji

Skrubery dezodoryzujące gazy z produkcji płyt wiórowych

Dezodoryzacja gazów emitowanych ze źródeł rzeczywistych metodami absorpcyjnymi jest zwykle zalecana wówczas, gdy do atmosfery są wprowadzane duże strumienie objętościowe, a gaz jest mocno zanieczyszczony (zob. Wstęp). W czasie wyboru najkorzystniejszej konstrukcji skruberów i rodzaju cieczy sorpcyjnych są analizowane informacje o możliwej do osiągnięcia skuteczności, kosztach inwestycyjnych i eksploatacyjnych oraz wymaganiach dotyczących obsługi w czasie eksploatacji. Najbardziej wartościowe są dane pochodzące z instalacji przemysłowych już działających w analogicznych warunkach, których sprawność została potwierdzona metodami olfaktometrycznymi. Skuteczność skruberów z wypełnieniem, zraszaczy lub skruberów Venturiego potwierdzono m.in. w przypadkach dezodoryzacji gazów w oczyszczalniach ścieków, np. pochodzących z instalacji alkalicznej stabilizacji osadów, suszenia i spalania.

Większość opisywanych skutecznych instalacji dezodoryzujących charakteryzuje wielostopniowość procesu technologicznego. W przytoczonym przypadku gazów zawierających produkty biodegradacji biomasy stosuje się procesy dwu- lub trójstopniowe. W pierwszym etapie są stosowane kwaśne roztwory sorpcyjne (usuwanie zanieczyszczeń zasadowych, m.in. amoniaku), a w kolejnych etapach – np. roztwory NaOH i podchloryn sodu (usuwanie związków siarki). Niebezpieczeństwa emisji organicznych związków chloru unika się stosując ozon jako czynnik utleniający.

Poniżej przedstawiono dwa schematy takich instalacji:

• zraszacza z przepływem krzyżowym, w którym wyodrębniono trzy sekcje, zraszane różnymi cieczami sorpcyjnymi,
• instalacji znanej jako Fresenius S-KT. W instalacji pilotowej, opisanej w roku 1976 przez K. Reithera, badano przebieg dezodoryzacji 50 tys. m³/h gazów zawierających 15 ppm trimetyloaminy, 5–10 ppm fenoli i > 10 ppm amoniaku osiągnięto na wylocie poziom stężenia zapachowego ok. 50 ou/m³.

W kilku patentach japońskich z roku 1980 opisano podobne wielostopniowe procesy dezodoryzacji gazów z oczyszczalni ścieków i zakładów przemysłu spożywczego, polegające na absorpcji zanieczyszczeń w roztworach kwaśnych i zasadowych oraz dodatkowym stosowaniu adsorpcji na węglu aktywnym. Według patentu brytyjskiego z tego samego roku (Metcalfe E., niszczenie odorów z gotowania mięsa) korzystne jest połączenie czterech procesów: chlorowania, zraszania roztworem kwaśnym i wodą, ozonowania w fazie gazowej i adsorpcji na węglu aktywnym.

Schemat trójstopniowej instalacji dezodoryzacyjnej, z sekcjami zraszanymi roztworami kwasu siarkowego, NaOCl i NaOH – kolejne usuwanie związków zasadowych, m.in. amin (stopień I , związków obojętnych, m.in. CO, węglowodorów, aldehydów (stopień II) i związków kwaśnych, m.in. siarkowodoru, tioli (stopień III)

Schemat instalacji do dezodoryzacji strumienia gazów metodą Fresenius S-KT (absorpcja w kolumnach zraszanych ozonowanymi roztworami NaOH i H₂SO₄

Skuteczność dezodoryzacji jest trudna do przewidzenia. Ilustruje to przykład wyników badań, wykonanych w dużej instalacji kolumnowej, testowanej w warunkach przemysłowych – w wytapialni tłuszczu zwierzęcego (McNeillie, 1984). Testowano dwustopniowy proces oczyszczania gazów (strumień 6–20 tys. m³/h) metodą absorpcyjną z użyciem roztworów zasadowych (I stopień, pH=9,3–10,3) i kwaśnych (II stopień, pH=1,6–6,0), zawierających nadtlenek wodoru jako utleniacz (150–800 mg/m³) i sole żelaza Fe⁺² jako katalizator (3–10 mg/m³). Skuteczność oceniano olfaktometrycznie oraz analitycznie – wykonując oznaczenia stężenia amin i tioli. Najwyższą skuteczność (zmiana stężenia zapachowego: 95,2 %) osiągnięto w przypadku, gdy oczyszczany gaz (11 tys. m³/h) praktycznie nie zawierał tioli, a stężenie amin wynosiło zaledwie 5 ppm. Skuteczność była najmniejsza, gdy strumień (17,8 tys. m³/h) zawierał na wlocie do instalacji 175 ppm amin i 60 ppm tioli. Mimo usunięcia 98,9% amin i 100% tioli zmiana stężenia zapachowego wynosiła tylko 78,1 %.

Za rodzaj dezodoryzujących skruberów rozpryskowych uznaje się urządzenia montowane wewnątrz kanałów wentylacyjnych, wyrzutni kominowych lub w otoczeniu źródła zanieczyszczeń powietrza (zob. Modyfikacja zapachu). W dyszach rozpryskujących roztwory zawierające olejki eteryczne jest osiągane rozdrobnienie koloidalne (powstaje gazozol – kropelki o średnicy ok. 7–8 μm).

Elementy "barier antyosmicznych" przypominają zraszacze ogrodowe

Oferty niektórych producentów informują, że cząstki fazy rozproszonej są micelami; powstająca na ich powierzchni podwójna warstwa elektryczna odgrywa podwójną rolę: zwiększa trwałość dyspersji i sprzyja sorpcji zanieczyszczeń powietrza (związków polarnych). Sorbent nie jest regenerowany. Jest dyspergowany w środowisku naturalnym wraz z produktami chemisorpcji, gdzie powinien ulegać biodegradacji.

W rozpylaczach stosuje się systemy wysokociśnieniowe lub niskociśnieniowe (Ultra Low Volume, ULV) – przenośne lub przewoźne. Polecane przez oferentów giętkie węże z wmontowanymi atomizerami (do kilku tysięcy dysz) można stosować doraźnie, np. w czasie wykonywania krótkotrwałych uciążliwych operacji technologicznych. W atomizerach instalowanych w kanałach wentylacyjnych, np. z kuchni, restauracji lub toalet, wytwarza się mgłę roztworów reagentów chemicznych, np. kwasu octowego lub wody utlenionej. Dodatkowo bywa wytwarzany ozon – w odrębnym generatorze lub w kanale – pod wpływem lamp UV.

Czy znasz odpowiedzi?

• Na czym polega różnica między prawem podziału Nernsta i prawem Henry’ego?

Odpowiedź

Prawo Henry’ego jest szczególną i uproszczoną postacią ogólnego prawa Nernsta, wyrażanego przez aktywności składnika dwóch faz, znajdujących się w stanie równowagi. Wykorzystuje – zamiast aktywności – wartości ciśnienia cząstkowego (pi,r) w fazie gazowej i stężenia molowego (ci,r) w fazie ciekłej. Tak zwaną stałą Henry'ego (w rzeczywistości zależną np. od stężeń innych składników obu faz) wyraża się jako: $H_{c,i}={\frac {p_{i,r}}{c_{i,r}}}=const$

---

• Co oznacza pojęcie „współczynnik wnikania”?

Odpowiedź
Współczynniki wnikania kg i kc są współczynnikami proporcjonalności między liczbą cząsteczek przenoszonych przez granicę faz w jednostce czasu, a siłą napędową dyfuzji przez dwie sąsiadujące warstewki laminarne — zmianą stężenia wewnątrz warstewki ciekłej i zmianą prężności pary wewnątrz warstewki gazowej: $N_{i}=k_{g}({p_{i}-p_{i,r}})=k_{c}({c_{i}-c_{i,r}})$

---

• Jak w praktyce zmniejsza się opory przenikania masy po stronie gazu?

Odpowiedź
Jeżeli główny opór przenoszenia masy znajduje się po stronie gazu (absorbowane zanieczyszczenia są dobrze rozpuszczalne), powinien on być intensywnie mieszany. Korzystne jest stosowanie zraszaczy.

• Jak w praktyce zmniejsza się opory przenikania masy po stronie cieczy?

Odpowiedź
Jeżeli zanieczyszczenia gazu są słabo rozpuszczalne w cieczy (duży opór Rc), większą skuteczność można uzyskać w aparatach barbotażowych. Wskazane jest też stosowanie reagentów chemicznych, zwiększających rozpuszczalność zanieczyszczeń, np. dodatków utleniaczy do gazów przed absorberem (np. ozon) lub dodatków do cieczy (np. zwiększenie lub zmniejszenie pH, dodatki utleniaczy).

---

• Na czym polega oczyszczanie gazów metodą Kurmeiera?

Odpowiedź
Stosowane jest złoże kamienia wapiennego jako wypełnienie kolumny absorpcyjnej. Zaabsorbowane w cieczy zanieczyszczenia gazu są usuwane z roztworu wskutek reakcji ze złożem, dzięki czemu nie maleje siła napędowa absorpcji.

---

Przypisy

---

Powrót do spisu treści