Адсорбцией называют процесс концентрирования веществ на поверхности адсорбента. Применение адсорбентов в процессах регенерации масла основано на их способности удерживать на своей поверхности значительные количества асфальто-смолистых веществ, кислотных соединений, эфиров- и других продуктов
старения. При обработке отработанных масел адсорбентами может происходить и химическое взаимодействие между различными кислородсодержащими соединениями продуктов старения масла и адсорбентом.
Адсорбционный метод получил широкое применение для регенерации отработанных масел. Высокий эффект очистки при умелом использовании адсорбентов и сравнительная простота всех операций дают возможность использовать этот метод для восстановления большинства отработанных масел.
Активной поверхностью твердых адсорбентов служит не только наружная поверхность их зерен (гранул), но и главным образом поверхность бесчисленных пронизывающих их тонких пор — капилляров. Благодаря этому каждая частица адсорбента имеет огромную поверхность, площадь которой составляет сотни квадратных метров на 1 г вещества. Например, удельная поверхность активированного угля составляет до 1000 м2/г, силикагеля 300—450 м2/г, окиси алюминия 180—370 м2/г и отбеливающих глин 100— 300 м2/г.
Чем тоньше помол адсорбента, т. е. меньше размеры его частиц, тем больше его поверхность и адсорбционная способность (рис. 23).
Характер и величина поверхности пор адсорбента являются решающими факторами, определяющими эффективность адсорбции. Немаловажное значение имеет также величина адсорбируемых молекул. Крупнопористые и мелкопористые адсорбенты при прочих равных условиях одинаково адсорбируют поверхностно-активные вещества, состоящие из молекул малых размеров, и по-разному — вещества, молекулы которых имеют большие размеры. Если величина молекул адсорбируемых веществ превышает размер пор адсорбента, эффективность процесса адсорбции снижается.
Для адсорбционной очистки отработанных масел, как правило, применяются крупнопористые адсорбенты.
Эффективность адсорбции зависит также и от природы адсорбента. Например, адсорбенты основного характера (окись алюминия и др.) лучше поглощают и нейтрализуют органические кислоты, особенно низкомолекулярные. Несколько хуже они адсорбируют асфальто-смолистые вещества. Силикагель же лучше поглощает асфальто-смолистые вещества и несколько хуже органические кислоты.
Рис. 23. Влияние тонкости помола адсорбента на его обесцвечивающую способность при контактной очистке масла.
В процессах регенерации масел применяют естественные адсорбенты (отбеливающие глины, бокситы и др.) и искусственные (силикагель, окись алюминия, алюмосиликатный катализатор).
Рассмотрим кратко различные адсорбенты, а также способы повышения их адсорбционной (обесцвечивающей) и нейтрализующей активности.
Силикагель
Силикагель — гидрат кремниевой кислоты SiО2-«H2О (аморфный кремнезем) изготовляют из раствора жидкого стекла Na2SiО3 действием соляной кислоты НСl. Полученный при этом осадок промывают, высушивают, прокаливают и дробят до размеров частиц 2,8—7 мм (силикагель марки КСК).
В зависимости от характера технологического процесса силикагель применяют в виде твердых шариков или в виде гранул неправильной формы; по внешнему виду зерна его стекловидно-прозрачные или непрозрачные.
В зависимости от величины пор и формы зерен силикагель выпускается мелкопористый и крупнопористый. Мелкопористый применяют для поглощения воды из воздуха при большой влажности (в воздухоосушительных фильтрах), а также для сорбции некоторых других паров и газов. Крупнопористый силикагель (марки КСК, по ГОСТ 3956—54) используется в качестве адсорбента при регенерации отработанных масел, особенно энергетических.
Окись алюминия
Промышленностью выпускается окись алюминия следующих разновидностей:
- активная окись алюминия (ТУ МХП 2170—49);
- окись алюминия «Носитель» (ТУ МХП 2854—51);
- глинозем активный (ТУ МХП 65—53).
Активная окись алюминия представляет собой гамма-модификацию окиси алюминия с высокоразвитой поверхностью (около 370 м2/г), радиусом пор от 25 до 55 А. Она изготовляется в виде формованных меловидных стержней диаметром 3—6 мм и высотой 10—25 мм или без формовки в виде зерен с значительной механической прочностью.
Окись алюминия «Носитель» представляет собой меловидный формованный продукт, получаемый прессованием технической гидроокиси алюминия с последующим прокаливанием. Этот адсорбент обладает высокой адсорбционной способностью, но имеет небольшую механическую прочность и потому быстро разрушается при применении и восстановлении.
Глинозем активный изготовляется из отходов глиноземного производства. Стоимость его более чем в 6 раз ниже стоимости активной окиси алюминия.