Tehnici Sorbtive de Separare

Aceste tehnici se referă la ADSORBŢIE, SCHIMB IONIC si CROMATOGRAFIE DE LICHIDE PE COLOANA.

ADSORBŢIA este cea mai veche tehnica de separare şi a fost folosită pentru îndepartarea substanţelor responsabile de miros, gust sau culoare nedorita; acum este o tehnica de baza pentru separarea produselor de biosinteza (biotehnologie).

SCHIMBUL IONIC este un caz particular de adsorbtie, dar cu o selectivitate marita, centrata pe schimb ionic; s-a folosit pentru purificarea apei, dar si în industria alimentara si în biotehnologie.

CROMATOGRAFIE DE LICHIDE PE COLOANA poate fi:

a) de adsorbţie;

b) de schimb ionic;

c) de filtrare pe gel;

d) de afinitate.

ADSORBŢIA

Este operaţia de deţinere a unui component dintr-un mediu fluid pe o suprafaţa solida. În funcţie de starea componentului adsorbţia se împarte in :

a) adsorbţie gaz—solid = adsorbţia in faza gazoasă.

b) adsorbţie lichid—solid= adsorbţia in faza lichida.

Componentul ce urmează sa fie adsorbit se numeşte component adsorbabil; cel ce a fost deja adsorbit se numeşte component adsorbit, iar adsorbantul este substanţa solida auxiliara ce reţine adsorbitul.

Operaţia inversă, prin care se recupereaza adsorbitul adica se regenerează adsorbantul se numeşte desorbţie

Adsorbţia e un proces de suprafaţa, care se produce intr-un strat monomolecular, cu reţinerea moleculelor cu masa moleculara mai mica de 2000; acest proces este insoţit de un efect termic, iar desorbţia este endoterma. Căldura de adsorbţie este egala şi de semn contrar cu caldura de desorbţie.

Faţă de alte procese de separare, adsorbţia se caracterizează prin:

a) selectivitate preferenţială a adsorbantului pentru un anumit adsorbit;

b) pentru separarea componentelor de dimensiuni foarte mici;

c) pentru separarea unor componenţi in concentraţie mică în fluid.

Aplicaţiile adsorbţiei:

- la separarea unor produse de sinteza aflate in concentraţii mici in mediul de sinteza: aminoacizi, vitamine, acizi carboxilici, enzime;

- purificarea produselor de biosinteza sau a unor produse alimentare, enyime ,aminoacizi, acizi carboxilici, decolorarea zaharului, uleiului;

- uscarea unor produse termosensibele: drojdia de panificaţie activă, culturi starter;

- indepartarea apei din amestecuri azeotrope:anhidrizarea alcoolului etilic;

- depoluarea gazelor industriale, a apelor uzate, recuperarea solventului la separarea cu fluide supercritice.

Procesul complet de separare prin adsorbţie cuprinde:

1. adsorbţia propriu-zisa;

2. disorbţia sau regenerarea adsorbantului;

3. recondiţionarea adsorbantului.

1. Prima etapa consta in conatctarea adsorbantului cu adsorbitul pina la obţinerea echilibrului de adsorbţie sau pina la o valoare a adsorbţiei impusa tehnologic. Adsorbţia poate fi condusa izoterm pentru instalaţii mici, în care caldura de la adsorbţie se pierde prin pereţii utilajului şi procesul decurge practic la temperatură constanta sau printr-o instalaţie de racire sau adiabatic.

2. Recuperarea adsorbitului sau regenerarea adsorbantului se poate realiza prin aducerea adsorbantului in alte condiţii decit cele de adsorbţie, cind el poate elibera adsorbitul. Se poate realiza prin incalzire, reducerea temperaturii, dezlocuire sau eluare.

Cresterea temperaturii se aplica si la gaze şi la lichide. Cu suprafaţa de incalzire amplasată în masa adsorbantului sau desorbita cu aer cald, abur supraincalzit, care se aplica la gaze. Scaderea presiunii totale sau parţiale se practica la gaze.

Eluarea sau extracţia cu lichid e cea mai folosita la lichide. Dezlocuirea utilizeaza un agent auxiliar de desorbţie care e reţinut auxiliar de adsorbant în locul adsorbitului pe care-l eliberează.

Adsorbanţii sunt materiale solide, poroase cu urmatoarele caracteristici:

a) selectivitate preferenţiala pentru un anumit component

b) suprafaţa specifică mare reprezenntand raportul dintre suprafaţa reala de contact adsorbit / adsorbant si masa adsorbantului. Suprafata specifica mare se obţine prin granularea adsorbantului in particule mici de Ø 0,5÷50µm care prezinta macropori cu diametrul mai mare de 5nm, dar in special macropori cu diametrul mai mic de 0,4nm. Adsorbanţii industrili au surprafat specifica intre 1000÷1500 m2/g.

c) capacitatea de adsorbţie reprezinta proprietatea unui adsorbant de a reţine o anumita cantitate de adsorbit; se exprima unitatea de masa de adsorbit pe unitate de masa sau volum de adsorbant (g/kg ; kg/kg; kg/l).

Capacitatea de adsorbţie poate fi statica sau dinamica.