základy procesního inženýrství - Vysoká škola báňská - Technická ...

3 Hydromechanické operace
Adsorpce s pohupujícím se tlakem (PSA)
Tento postup, vhodný pro adsorpci z plynů, je obecně nazýván technikou PSA (pressure swing
adsorption) případně VSA. (vacuum swing adsorption). Sorbent podrobíme styku se směsí plynů
při vyšším tlaku, kdy se některá složka plynu sorbentem zachytí. Po nasycení tuto složku desorbujeme
do jiného prostoru s nižším tlakem. Používáme to pro dělení plynů vysoko nad jejich kritickou
teplotou, a používáme k tomu molekulová síta. Ta mají poměrně malou sorpční kapacitu, takže jsou
velmi rychle nasycována. Typická průmyslová zařízení pracují s desítkami tun molekulových sít,
umístěných v baterii věží. Nasycení se odehraje během několika minut, takže proces zvyšování a
snižování tlaku vyžaduje automatické udržování přesného časového režimu přepínání jednotlivých
proudů s použitím několika věží, v nichž probíhají jednotlivé etapy procesu je možno dosáhnout téměř
plynulého průtoku vstupního plynu a vystupujících rozdělených proudů. Vhodným recyklem se někdy
vrací nedokonale oddělené směsi, čímž se dá nakonec dosáhnout vysoké čistoty produktů.
Hloubková filtrace
Hloubková filtrace zachycuje částečky, které jsou menší než póry filtrační přepážky. Podobně jako u
adsorpce by se dala určit kapacita filtrační vrstvy a doba průniku t 1 . Příkladem hloubkové filtrace je
přeměna povrchové vody na pramenitou během průchodu vrstvou zeminy, podobný proces se provádí
v úpravnách vody na pískových filtrech. Filtry se postupně zanášejí, někdy se dokonce i snižuje
průchodnost tekutiny (zvyšuje se hydraulický odpor). Pro zachování funkčnosti se musejí periodicky
pískové filtry regenerovat prudkým propláchnutím, při němž se uvedou částice do vznosu a vrstva
nečistoty se omele a odplaví. Papírové filtry ve vysavačích působí jednak jako běžná filtrační přepážka
pro koláčovou filtraci větších částic, jednak se na vláknech papíru zachycují hloubkově mikroskopické
částice např. mikroorganizmy. Podobně jako papírové filtry vzduchu pro automobilní motory, je nutno
je pro zachování funkčnosti po zanesení měnit.
Částice se dají s výhodou zachycovat na vlhkých površích. Olejové filtry vzduchu u traktorů mají
poměrně řídkou kovovou výplň smáčenou prokapávajícím olejem, do něhož se prachové částice
zachycují. Podobně působí novější typy vysavačů prachu, zachycujících nečistotu do vody. Je zde
kombinováno usazování jako v proudovém usazováku (cyklon) s využitím vodní vrstvy. Ve velkém
měřítku se mokré odlučování používá při odstraňování úletu jemného prachu z průmyslových aparátů,
např. odprašky z vysokých pecí nebo oceláren. Kapalina v pračkách plynu může být rozstřikována do
plynu nejrůznějším způsobem: sprchami, točícími se rotory, může být i strhávána proudem plynu
v zúženém potrubí (Venturiho pračky).
Využití povrchově aktivních látek
Zachycování částic na povrchu jiné fáze a jejich uvolňování se může ovlivnit přítomností povrchově
aktivních látek – tenzidů. Každému je známo uvolňování adsorbovaných mastných částic „špíny“ do
vody a na její napěněný povrch pomocí mýdla a saponátů.
Výběrem tenzidů můžeme buďto udržet disperzi nemísitelných látek, nebo podpořit její koalesenci a
usazování. Zvláštním případem je flotace, při níž se dosáhne toho, že ve směsi chemicky různých
pevných částic se jen některé smáčejí. Probubláváním suspenze rozemleté horniny je tak možno
zachytit na bublinky a vynést k hladině částečky rudy, zatímco hlušina zůstane u dna.
Pojmy k zapamatování
Adsorpce, desorpce, chemisorpce, iontoměniče, molekulová síta, PSA, VSA
Adsorpční izoterma, sorpční kapacita, měrný povrch
Adsorpční front, průnik (průraz), chromatografie
Hloubková filtrace
Flotace
75