Desorbsiya. Ion almashinish jarayon va qurilmalar

Desorbsiya. Yuqori faollikka ega bo’lgan adsorbentlar qimmatbaho materiallar qatoriga kiradi, shu sababli ulardan bir necha marotaba foydalanish lozim. Buning uchun adsorbsiya jarayonidan sochng adsorbent regenerasiya qilinadi, ya’ni unda yutilgan modda ajralib chiqariladi. Adsorbsiyaga teskari boradigan jarayon desorbsiya deb ataladi.
Adsorbent quyidagi usullar yordamida regenerasiya qilinishi mumkin:
1) adsorbentning haroratini oshirish yoki uning ustidagi bosimni kamaytirish;
2) adsorbent qatlami orqali isitilgan gaz yoki qizdirilgan bug`ni haydash;
3) adsorbentda yutilgan komponentlarni yutish xossasi yuqori bo’lgan boshqa modda yordamida siqib chiqarish. Harorat qancha yuqori bo’lsa, desorbsiya jarayoni shuncha tez va to’la boradi. Haroratni tochg`ri tanlash katta ahamiyatga molik. Tanlangan harorat yutilgan komponentlarni adsorbentdan to’la ajratib chiqarishni va adsorbentning o’ta qizib, parchalanib ketmasligini tachminlashi zarur. Regenerasiya paytida adsorbentning faolligi biroz kamayadi.
Yuqori haroratlarda oson parchalanib ketadigan moddalarni desorbsiya paytida siqib chiqarish usulini qo’llash maqsadga muvofiq bo’ladi. Bunday usuldan harorat 40-80°C bo’lganda foydalanish yaxshi samara beradi. Har bir sharoit uchun tegishli harorat chegaralari qabul qilinadi. Masalan, gazlarni seolitlar yordamidan quritilgandan sochng, desorbsiya jarayoni (namlikni adsorbentdan ajratib chiqarish) ni amalga oshirish uchun harorat 300-400 C dan ortmasligi kerak. Adsorbentni to’la regenerasiya qilish uchun desorbsiyadan keyin adsorbentni quritish va sochngra sovitish zarur. Shundan sochng adsorbsiyaning yangi siklini boshlash mumkin. Desorbsiya jarayoni adsorbsiyaga ko’ra ancha yuqori haro­ratlarda olib boriladi, shu sababdan desorbsiyaning vaqti adsorbsiyaniqiga nisbatan kam bo’ladi.


1. IONLAR ADSORBTSIYASI
Kuchli elektrolitlarning suvli eritmasidagi elektrolitlar eratuvchida to’la-to’kis ionlarga dissotsiyalangan holatning qattiq jism sirtida yutilishiga ion almashinish adsorbtsiyasi deyiladi. Yutilish aso­san adsorbent sirtidagi kuch bilan ionlar yutilishi vaqtida hosil bo’lgan elektr kuchi asosida sodir bo’ladi.
Elektrolitlarning adsorbtsiyasi uch xil bo’ladi: ekvivalent, almashinish va spetsifik adsorbtsiyalar. Ekvivalent adsorbtsiyada elektrodning kation va anionlari bir xil miqdorda adsorbent sirtida yutiladi. Almashinish adsorbtsiyasida elektrolitning ionlari adsorbent sirtida yutilgan ionlarni siqib chiqarib, ular o’rniga yutiladi. Agar adsor­bent yutilgan tuz ionlari o’rniga eritmaga vodorod yoki gidroksil ionlarini chiqarsa, gidrolitik adsorbtsiya bo’ladi. Masalan, NaCl, KCl tuzlarining yutilishi natijasida eritmada ON- ionlari ko’payadi.
K.K.Gedroytsning aniqlashicha, tuproq, adsorbent sifatida qancha miqdorda ionlar qabul qilsa, shuncha ya‘ni ekvivalent miqdorda boshqa ionlarni eritmaga chiqaradi. K.K.Gedroyts o’zining ko’p yillik ishlari natkkasida tuproqdagi ionlar ion almashinuv adsorbtsiyada faqatgina kationlargina o’rin almashishini aniqladi. Shuning uchun har qanday tuproqning adsorbtsiya xossasini mukammal o’rganish uning unumdorligini oshirishdagi omillardan biridir.
Suvning qattiqligi undagi Sa va Mg tuzlarini ion almashinish
adsorbtsiyasi yordamida kamaytiradi. Bu jarayon uchun adsorbent sifati-
da tabiiy silikat (tseolit, glaukonit) lar va sun‘iy ishqoriy metal-
larning alyumosilikatlari ishlatiladi. Ular permutitlar deyiladi.
Permutit a₂ + Ca²⁺ + O^2-₄ permutit Ca + 2a + O^2-₄
Permutitlar yordamida suvning qattiqligi kamaytiriladi, ammo suvni kation va anionlardan to’liq tozalab bo’lmaydi. Suvni kation va anionlardan to’liq tozalash maqsadida keyingi yillarda ion almashinuv smolalaridan foydalaniladi. Smolalar o’z xususiyatiga ko’ra ikkiga bo’linadi: kationitlar va anionitlar. Kationitlarning sirt qismi manfiy zaryadga ega bo’lib, o’ziga faqat kationlarni qabul qilib, eritmaga vodorod kationlarini chiqaradi:
Kationit – N₂ + Sa²⁺ + 2S1 - ↔ kationit –Sa + 2N⁺ + 2S1^-
Kationit - N₂ + Mg + SO^2-₄ ↔ kationit – Mg + 2N⁺ + SO^2-₄
Anionitlar eritmadan o’ziga faqat anionlarni qabul qilib, gidroksil ionlarini chiqaradi:
Anionit – (0N)₂ + 2N⁺ + SO^2-₄ ↔ 2H2O + anionit - SO2^-₄
Kationitni qaytadan tiklash (regeneratsiya qilish) maqsadida sulfat yoki xlorid kislotalarning 5% li eritmasi bilan yuviladi.
Kationit - Sa + 2N⁺ + 2S1^- ↔ kationit - N₂ + Sa²⁺ + 2S1^-
Anionitlarni qaytadan tiklash maqsadida KOH yoki NaOH ning 5% li eritmasi bilan yuviladi.
Anionit - S1 + Na⁺ + ON^- ↔ -OH + Na^- + Cl^-
Suvni ion almashinuvchi smolalar yordamida tozalash xalq ho’jaligining ko’p tarmoqlari (qand, ichimliklar, kimyoviy reaktivlar, dori preparatlari ishlab chiqarish) da, ayniqsa, yuqori bosimda ishlaydigan suv qozonlari uchun katta ahamiyatga ega.
Adsorbtsiya hoodisasi hozirgi zamon xromatografiyasining asosini tashkil etadi. Xromatografik uslub keyingi yillarda xalq xo’jaligining turli tarmoqlarida - qishloq xo’jaligida, kimyoda, tibbiyotda, biologiyada, gaz, neft va boshqa soxararda keng qo’llanilmoqda.
Moddalarni tozalash va ajratishning xromatografik usulidi 1903 yilda Rossiya olimi M.S.Tsvet kashf etgan. Bu usul o’simlik va tirik organizm tarkibida uchraydigan murakkab tabiiy birikmalar vitaminlar, ibiotiklar, oqsillar, uglevodlar, alkaloidlar, glyukozidlar, fosfolipidlar va boshqalarni ajratib olishda, tozalashda keng ishlatilmoqda.
Xromatografik tahlil asosan uch turga: ion almashinish, adsorbtsiyaviy va taqsimlanish xromatografiyalariga bo’linadi.