Что такое сорбенты
Сорбенты – вещества, которые связывают другие вещества в жидком, твердом и газообразном состоянии. Например, сорбент активированный уголь в составе промышленных фильтров поглощает сероводород, оксиды серы и другие опасные газы.
Способность сорбентов связывать другие вещества сделала их востребованными в разных отраслях промышленности: от металлургии и теплогенерации до медицины и выпуска продуктов питания.
Сорбенты применяются для очистки газов и жидкостей от нежелательных примесей, а также для удаления жидкостей из среды. Например, для очистки сточных вод на производстве и для осушения воздуха на складах или в лабораториях.
Какие бывают сорбенты
Сорбенты классифицируются по принципу действия, форме, происхождению, способности впитывать воду и масло.
Классификация сорбентов по принципу действия
По принципу действия выделяют адсорбенты, абсорбенты и иониты.
Адсорбенты имеют большую площадь поверхности, которая поглощает другие вещества. Самый известный адсорбент – активированный уголь. Площадь поверхности одного грамма этого вещества достигает 1500 м2.
Кроме активированного угля, к адсорбентам относятся оксид алюминия, оксид кремния, цеолиты. Последние стоят особняком, так как обладают свойствами адсорбентов и ионитов одновременно.
Абсорбенты поглощают другие вещества и образуют растворы. Активное вещество растворяется в абсорбенте и остается связанным. Также в процессе абсорбции может происходить химическая реакция, в результате которой трансформируется поглощенное вещество.
К абсорбентам относятся порошкообразная слюда, природный сфагнум и торф, фуллерова земля, песок, глина, вода, масла.
Иониты или ионообменные смолы – синтетические вещества, которые не поглощают другие вещества, но обмениваются с ними ионами. Самая известная сфера применения ионитов — бытовые фильтры воды. В них ионообменные смолы удаляют из водопроводной воды соли тяжелых металлов.
Иониты объединяются в две группы: катиониты и аниониты. Первые обмениваются с активным веществом катионами или положительно заряженными частицами. Именно катиониты удаляют из воды тяжелые металлы. Аниониты обмениваются с веществом отрицательно заряженными частицами. Они способны связывать в воде и в воздухе оксиды серы, оксид фосфора и другие вредные вещества.
В качестве ионитов широко используют природные минералы – цеолиты. Как отмечалось выше, они обладают одновременно большой площадью поверхности и способностью обмениваться ионами с другими веществами. Цеолиты применяются для очистки питьевой воды, воды в аквариумах.
Классификация сорбентов по форме
Сорбенты бывают твердыми и жидкими. К твердым относятся упомянутые выше активированный уголь и фуллерова земля. Жидкие – вода, масла, ди- и триэтиленгликоль.
В свою очередь твердые сорбенты бывают гранулированными и волокнистыми. Гранулированные сорбенты представляют собой порошок или гранулы природного или искусственного происхождения. Например, диоксид кремния относится к этой группе сорбентов. Волокнистые сорбенты представляют собой похожую на вату массу из синтетического полимерного волокна. Например, волокнистые сорбенты делают из полипропилена.
Волокнистые сорбенты имеют большую площадь поверхности по сравнению с гранулированными. Также их можно использовать повторно. Поэтому волокнистые сорбенты чаще используют для промышленной очистки сточных вод, печных газов, сбора нефтепродуктов и других загрязняющих веществ.
Волокнистые сорбенты поддаются очистке и повторному использованию. Например, губки и коврики для сбора масел и нефтепродуктов можно очистить механическим отжиманием.
Классификация сорбентов по происхождению
Сорбенты бывают природными и синтетическими. К природным сорбентам относится активированный уголь, который получают из древесного угля, ореховой скорлупы и других материалов естественного происхождения.
К синтетическим сорбентам относится диоксид кремния. Его получают при сжигании кремния при температуре выше 400 °C.
Читайте также: Нефтяные сорбенты: виды, применение
Классификация по способности впитывать воду и масло
Сорбенты бывают гидрофильными и гидрофобными.
Гидрофильные сорбенты связывают воду и растворенные в ней вещества. Их применяют для осушения воздуха, удаления нежелательных веществ из раствора. Пример гидрофильного сорбента – силикагель. Пакетики с этим сорбентом кладут в упаковку товаров для осушения воздуха.
Гидрофобные или олеофильные сорбенты впитывают масла и нефтепродукты, но отталкивают воду. Эти вещества применяют для очистки воды при утечке нефти, мазута и других нефтяных продуктов, в качестве жироулавливателя в бытовых и промышленных фильтрах воздуха.
К гидрофобным сорбентам относятся многие синтетические полимеры. Среди естественных сорбентов гидрофобными или олеофильными свойствами обладает торф.
Где используют сорбенты
Сорбенты широко используют в промышленности, в быту, в медицине.
В промышленности сорбенты используют для очистки сточных вод и газов, ликвидации утечек опасных веществ, индивидуальной защиты работников, очистки сырья. Примеры промышленного применения сорбентов:
- Ликвидация разливов нефтепродуктов на АЗС или нефтеперерабатывающих заводах.
- Опреснение морской воды с помощью ионообменных смол.
- Выпуск средств индивидуальной защиты: респираторов и противогазов.
Примеры применения сорбентов в бытовой сфере:
- Доочистка водопроводной воды.
- Очистка воздуха от жира в бытовых кухонных системах вентиляции.
- Осушение воздуха в платяных шкафах или в кладовках.
В медицине сорбенты применяются в качестве лекарственных средств для внутреннего и наружного применения.
Пример внутреннего использования сорбентов: применение активированного угля для лечения отравлений. Наружно применяют препараты на основе диоксида кремния для лечения гнойных ран.
