Производство газированной воды.

Сатурацией называется процесс искусственного насыщения воды углекислым газом. Основой данного процесса является способность углекислого газа при взаимодействии с водой образовывать водный раствор.

Растворение газа в жидкости - абсорбционный процесс, в котором жидкость является абсорбентом, а газ - абсорбтивом. О механизме абсорбции наиболее отчетливое представление дает так называемая пленочная теория. Согласно этой теории, на поверхности раздела двух фаз, жидкой и газообразной, имеется пограничный слой, который состоит из двух прилегающих друг к другу пленок. Одна из них состоит из молекул газа, другая пленка - из молекул жидкости. Газо-жидкостные пленки оказывают основное сопротивление прохождению газа из одной фазы в другую. В основной массе каждой фазы концентрация газа вследствие конвекции постоянна, в то время как в газо-жидкостных пленках, состоящих из молекул, весьма медленно перемещающихся, нет конвекционных токов и движение газа через них происходит путем диффузии вследствие разности концентраций абсорбтива в жидкой и газообразной фазах.

Растворимость газа в жидкости характеризуется коэффициентом абсорбции. Он показывает, какой объем газа растворяется в единице объема растворителя. Следовательно, коэффициент абсорбции а - это число объемов газов, поглощаемых одним объемом жидкости при парциальном давлении газа 101,3 кн/м2 (760 мм рт. ст.) и температуре 0°С:

а=v / V

где v и V - объем газа и жидкости.

Растворимость газа в воде может характеризоваться также количеством газа (в г), растворяющемся в 100 г воды при общем давлении газа и паров воды 101,3 кн/м2 (760 мм рт.ст.). Углекислый газ частично химически взаимодействует с водой, образуя угольную кислоту, которая диссоциируется на карбонат- и бикарбонат-ионы

Факторы, влияющие на процесс абсорбции

Растворимость газов в жидкости зависит от природы газа и жидкости, парциального давления газа над жидкостью, температуры раствора, содержания в нем электролитов и коллоидов. Важнейшими из факторов, влияющих на процесс абсорбции, являются давление и температура.

Давление. При взаимодействии газа с водой возникает система, состоящая из двух фаз (газообразной и жидкой) и двух компонентов (углекислого газа и воды).

Согласно закону Дальтона, при растворении смеси газов каждая составная часть смеси растворяется пропорционально своему парциальному давлению и коэффициенту растворимости. Общее давление газовой смеси равно сумме парциальных давлений компонентов, входящих в состав смеси. Таким образом, при наличии в углекислом газе других газов, например, воздуха, парциальное давление углекислого газа будет составлять часть общего давления газовой смеси и соответственно концентрация его в растворе будет ниже, чем при отсутствии воздуха.

Наличие воздуха в углекислом газе и в водном растворе не только уменьшает растворимость газа, но также уменьшает прочность абсорбционной связи растворенного газа с водой. Поэтому при проведении сатурации создают условия, при которых в газообразной и в жидкой фазах воздуха не содержится.

Температура. Растворение инертного газа в воде является процессом гидратации молекул; при этом процессе молекулы газа и молекулы воды соединяются в непрочные комплексы, не нарушающие однородности системы.

Гидратация - процесс экзотермический.