Адсорбер в автомобиле что это: Адсорбер в автомобиле, что это такое и для чего он нужен?

Абсорбер в автомобиле что это такое

признаки неисправности и проверка клапана продувки

Адсорбер появился в системе питания автомобильных двигателей после ужесточения экологических требований. Стало недопустимым выбрасывать в атмосферу углеводороды, к которым относится бензин в виде незаметных испарений. Пары стали собирать в специальном накопителе, который периодически автоматически продувался, а бензин использовался по прямому назначению.

Содержание статьи:

 Нужен ли в машине адсорбер и где он находится

С точки зрения автомобилиста, не озабоченного сбережением окружающей среды от загрязнений, адсорбер только зря занимает полезный объём автомобиля и усложняет его конструкцию.

Но поскольку машин стало много, и их вклад в издевательство над экологией стали замечать даже самые отъявленные любители бензина в крови, вопрос был решён законодательно. Теперь адсорбер действительно нужен, как минимум чтобы не нарушать технический регламент.

Читайте также: Как работает Вакуумный Усилитель Тормозов

Кроме экологических, моральных и юридических обоснований, необходимость этого накопителя в настоящее время вызывается также и тем, что современный автомобиль настроен таким образом, что без адсорбера нормально работать не сможет.

Его роль закреплена в программе электронного блока управления впрыском топлива, поэтому без переделок удалить его уже нельзя.

Располагается крупная пластиковая банка с наполнителем обычно в подкапотном пространстве, хотя встречаются и варианты её размещения под днищем машины, а также под передним бампером или в иных внутренних полостях кузова.

От неё протянуты шланги с клапанами к бензобаку и впускному коллектору.

 Принцип работы и устройство адсорбера

В пластмассовом корпусе узла расположен наполнитель, просто активированный уголь или более сложное вещество. От него требуется высокая пористость и способность адсорбировать пары бензина, то есть сохранять их в себе, отделяя от воздуха.

Корпус герметичен, сверху на нём имеются входные и выходные пластиковые штуцеры, обычно под быстросъёмные соединители, а также встречается интегрированное крепление электрического клапана продувки со своим разъёмом.

Во время работы двигателя давление в баке автомобиля изменяется. В те времена, когда об экологии не заботились, проблема решалась простым дренажным отверстием в его пробке.

Сейчас при вентиляции бака необходимо отделять углеводороды, то есть пары бензина от атмосферного воздуха. Для этого из верхней части бака делается отвод, соединённый шлангом через сепаратор и систему клапанов безопасности с внутренним пространством адсорбера.

Пары бензина, проходя через активированный уголь, отделяются и задерживаются его пористой структурой, что очень похоже на принцип действия противогаза.

Воздух же проходит далее в атмосферу через штуцер сапуна адсорбера. При высокой температуре и интенсивной эксплуатации запас ёмкости устройства быстро исчерпается, и бензин придётся куда-то удалять.

Для этого в работе автоматики автомобильного двигателя предусмотрен специальный режим продувки адсорбера через соответствующий клапан, который соединён шлангом с дроссельным пространством впускного тракта. Обычно прямо к впускному коллектору. Продувка происходит за счёт имеющегося там разрежения.

Должны быть соблюдены некоторые условия, чтобы электронный блок управления двигателем (ЭБУ) подал команду на продувку:

• двигатель не должен работать на холостом ходу, что определяется по оборотам и нажатию педали акселератора;
• температура охлаждающей жидкости и забортного воздуха находятся в предусмотренных программой диапазонах;
• скорость вращения коленвала и расход воздуха двигателем определяют темпы продувки адсорбера.

Регулирование потока продувки производится в ключевом режиме, то есть клапан открывается и закрывается с определённой частотой, а время его относительного нахождения в закрытом и открытом состояниях определят производительность режима.

Статья по теме: Моторное масло с Молибденом: плюсы и минусы

Он не должен влиять на основные задачи мотора – ровную тягу, высокую отдачу и стабильную работу.

Во время продувки воздух забирается через штуцер сапуна адсорбера, проходит под действием перепада давлений через поглощающую начинку, насыщается парами бензина и отправляется во впускной коллектор для сгорания в цилиндрах в составе топливовоздушной смеси.

Устройство подготавливается к приёму следующих порций паров из бензобака.

 Неисправности

Узел достаточно надёжен, редкие проблемы с ним проявляются как:

• поломки штуцеров из-за естественного старения пластмассы;
• загрязнение активированного угля от большого срока службы, вплоть до полной непроходимости;
• электрические и механические отказы клапана продувки;
• замыкания и потери контакта в электропроводке;
• потеря герметичности шлангов из-за отвердения резины.

Всё это приводит к повышению или уменьшению оборотов холостого хода, неуверенному запуску, повышению расхода и снижению тяги. Обычно ЭБУ замечает отклонения и высвечивает ошибку на панели приборов.

Существует даже отдельный раздел типовой таблицы кодов ошибок, посвящённый аппаратуре улавливания паров бензина.

 Как проверить клапан продувки адсорбера

Перед снятием, внушающего подозрение клапана, надо отсоединить аккумуляторную батарею, чтобы не накапливать ненужные ошибки, поскольку ЭБУ заметит обрыв цепи после снятия разъёма.

Демонтированный клапан должен быть нормально закрыт, то есть не продуваться, если на него не подано питание. Это можно проверить, подав на его вход небольшое давление воздуха. Утечек быть не должно, хотя в реальности поработавший клапан может немного пропускать.

Это не так критично, как у шинного вентиля, но всё же нежелательно. Этот расход добавочного воздуха вынужден будет парировать регулятор холостого хода, а его возможности не безграничны.

Для дальнейшей проверки на клапан следует подать напряжение от аккумулятора автомобиля. Его соленоид должен со щелчком уверенно сработать, а нагнетаемый воздух начать свободно проходить со входа на выход. При снятии напряжения исправный клапан с таким же щелчком возвращается в исходное состояние, блокируя поток.

При работе двигателя на холостых оборотах от клапана никаких щелчков не должно быть слышно, а со стороны шлангов не раздаваться шипения подсасываемого воздуха.

Это надо знать: Бронирование фар пленкой фото и видео инструкция

Посторонний кислород во впускном коллекторе недопустим, он разбалансирует всю систему питания. Когда продувкой занимается ЭБУ, он учитывает все влияния поступающих мимо дросселя и всех датчиков бензина и воздуха. Более того, мозг машины насторожится, если этого не произойдёт по его команде.

Адсорбер с сопутствующей арматурой настолько надёжен, что о его существовании часто забывают даже профессионалы. И если анализ кодов ошибок не даст нужной информации, а запах бензина в салоне не станет дополнительным намёком, то поиск и ремонт непонятных неполадок в работе двигателя может потребовать массу времени и средств.

К тому же сам узел иногда нуждается в плановых заменах, поскольку через него проходит наружный воздух, а он не всегда чист. Это похоже на работу воздушного и салонного фильтров, хотя через них поток несравнимо больше и о них мало кто забывает.

Что вызывает утечку в амортизаторах?

Каждый автомобиль, грузовик и грузовой автомобиль, продаваемый сегодня, имеет по крайней мере один амортизатор (неофициально известный как амортизатор) для каждого из своих колес. (Обратите внимание, что иногда эти удары называют распорками. Распорка — это просто амортизатор, который расположен внутри спиральной пружины, название другое, но функция та же.)

Как работает амортизатор

Амортизатор или стойка состоит из одного или нескольких поршней, которые протекают через густое масло, когда колесо, к которому он прикреплен, перемещается вверх и вниз.Движение поршня через масло преобразует механическую энергию в тепло, демпфируя движение и помогая остановить его; это помогает предотвратить отскок колеса после каждого удара. Масло и поршень герметично закрыты в закрытом контейнере, и при нормальных условиях масло не выходит, и его не нужно добавлять.

Обратите внимание, что амортизатор на самом деле не поглощает удар от удара; это работа пружин и некоторых других компонентов подвески. Скорее амортизатор поглощает энергию.Транспортное средство без ударов продолжало бы подпрыгивать некоторое время после каждого удара; шок поглощает энергию подпрыгивания.

К сожалению, удары и распорки могут сломаться или износиться. Три вещи, которые, скорее всего, пойдут не так с шоком:

• Уплотнения могут стать хрупкими или порванными, что приведет к вытеканию жидкости; после потери некоторой жидкости (около десяти процентов от общего количества) шок теряет способность поглощать энергию.

• Весь удар, или поршень, который движется внутри него, может быть согнут от удара; изогнутый шок может не двигаться должным образом или он может протечь.

• Мелкие детали внутри амортизатора могут со временем изнашиваться или из-за удара.

Эти проблемы почти всегда связаны с одной из двух причин: возрастом и несчастными случаями.

• Возраст удара : Современные амортизаторы и стойки рассчитаны на несколько лет и более 50 000 миль, но в конечном итоге уплотнения изнашиваются и начинают протекать. В руководстве вашего владельца может быть указано время или пробег для замены амортизатора, но это не абсолютное указание: стиль вождения, дорожные условия и даже количество грязи, на которое может повлиять столкновение.

• Аварии : Любая авария с подвеской может повредить амортизаторы; изогнутый или вдавленный шок почти всегда должен быть заменен. После крупной аварии ремонтная мастерская изучит ваши амортизаторы, чтобы выяснить, нуждаются ли они в замене, но важно понимать, что для этой цели «авария» включает в себя не только серьезные аварии, но и все, что особенно сильно ударяет подвеску, включая удары по бордюрам, большие камни и глубокие выбоины, или даже камень, который ударился о шок, когда вы едете по грунтовой дороге.

Когда что-то из этого выходит из строя, почти всегда необходимо заменить амортизаторы, так как их обычно невозможно отремонтировать или просто пополнить. Кроме того, важно как можно скорее заменить неисправный амортизатор, потому что автомобиль с плохим амортизатором может стать трудно управляемым в чрезвычайной ситуации из-за чрезмерного отскока колеса.

Учитывая все это, как владелец транспортного средства может сказать, что шок нуждается в замене? С одной стороны, водитель может заметить одно или несколько изменений:

• Поездка может стать бодрым
• Рулевое колесо может вибрировать (если шок не прошел)
• Автомобиль может «нырнуть в нос» больше, чем обычно, при торможении
• Износ шин может увеличиться

Поскольку многие из этих эффектов также могут быть признаками плохого выравнивания или других механических проблем, лучше всего отвезти автомобиль к квалифицированному механику, если вы заметите любой из них; В конце концов, вам могут не понадобиться новые шоки (а выравнивание немного дешевле, чем новые).

В качестве альтернативы, ваш механик может заметить негерметичный или поврежденный удар при осмотре автомобиля или выполнении юстировки. Фактически, в некоторых случаях выравнивание будет невозможно, если амортизатор (или, в частности, стойка) поврежден. Если шок только протекает, выравнивание все еще возможно, но хороший механик заметит утечку и сообщит владельцу. (Кроме того, механик сможет определить истинную утечку из-за небольшой сырости, которая иногда возникает в результате нормальной работы здорового шока.)

Наконец, после аварии ваш механик должен осмотреть любые удары или распорки, которые могли быть причастны, поскольку может потребоваться замена. Если вы попали в аварию, которая, по-видимому, не требует какого-либо ремонта (например, сильно ударить в выбоину), будьте особенно внимательны к любым возможным изменениям в движении или управлении вашим транспортным средством; Вы можете проверить автомобиль на всякий случай.

Последнее замечание: если вы заменяете амортизатор из-за возраста и износа или несчастного случая, почти всегда лучше заменить пару (оба фронта или оба задних), потому что новый амортизатор будет работать по-другому (и лучше) чем старый, и дисбаланс может быть опасным.

,

Что такое амортизатор?

Амортизатор, часто называемый «удар», — это механический аппарат, основной целью которого является смягчение движений и ударов. Это часто встречается в автомобилях, где он используется для более плавной езды. В конструкции амортизатор обычно называют демпфером. Он служит мерой безопасности, помогающей минимизировать движение конструкции, вызванное природными силами, такими как сильные ветры и землетрясения.

Worker

Амортизаторы работают, поглощая избыточную кинетическую энергию, обычно возникающую в результате внезапного или сильного движения.Затем кинетическая энергия разряжается путем накопления или преобразования ее в другую форму энергии. Поглощение и рассеивание энергии варьируется в зависимости от типа используемого амортизатора.

Такие объекты, как пружинные витки, имеют тенденцию изгибаться или сжиматься при чрезмерном воздействии на них.Во время сжатия энергия передается материалу. Гистерезисный амортизатор использует этот эффект, используя материалы, которые могут сохранять свою форму после поглощения огромной энергии. Диски, обнаруженные в позвоночнике, работают по тому же принципу, что и гистерезисный амортизатор.

Амортизаторы фрикционного типа используют естественное сопротивление материала для снижения энергии.Амортизаторы этого типа обычно называют приборными точками. Обрабатывающая промышленность часто использует приборные панели для уменьшения вибрации оборудования. Обычно это делается для уменьшения износа машины. У противоударных устройств также обычно есть некоторая форма амортизаторов трения, чтобы предотвратить повреждение, когда они упали.

В гидравлических и газовых амортизаторах для поглощения энергии используются жидкости, такие как гидравлическое масло и воздух, которые содержатся в цилиндре.Внешняя сила заставляет поршень сверху цилиндра толкать жидкость. Крошечные перфорации на дне цилиндра пропускают небольшое количество жидкости. Выпуск жидкости из цилиндра предотвращает накопление слишком большого давления и обеспечивает более плавную отдачу.

Автомобильные амортизаторы обычно включают в себя как пружинные, так и гидравлические амортизаторы.Они образуют подвеску, которая соединяет шасси с кузовом автомобиля. Используя два типа ударов, подвеска более эффективно уменьшает дрожание, испытываемое пассажиром.

Жесткость подвески обычно регулируется в зависимости от желаемого уровня контроля. Мягкая подвеска подчеркивает комфортную езду, а жесткая подвеска обычно дает более отзывчивое управление.Гоночные автомобили часто имеют разные настройки жесткости между передним и задним амортизаторами. Передняя подвеска обычно настроена для более быстрого поворота. Задняя подвеска, с другой стороны, откалибрована для увеличения тяги.

,

Амортизаторы: Амортизаторы — Амортизаторы: Амортизаторы

Если не присутствует демпфирующая структура , автомобильная пружина будет удлиняться и высвобождать энергию, которую она поглощает от удара, с неконтролируемой скоростью. Пружина будет продолжать подпрыгивать на своей собственной частоте, пока вся энергия, изначально заложенная в нее, не будет израсходована. Подвеска, построенная на одних только пружинах, сделает поездку чрезвычайно бодрой и, в зависимости от местности, неуправляемым автомобилем.

Введите амортизатор или демпфер, устройство, которое контролирует нежелательное движение пружины с помощью процесса, известного как демпфирование .Амортизаторы замедляют и уменьшают величину вибрационных движений, превращая кинетическую энергию движения подвески в тепловую энергию, которая может рассеиваться через гидравлическую жидкость. Чтобы понять, как это работает, лучше заглянуть внутрь амортизатора, чтобы увидеть его структуру и функционирование.

Амортизатор — это, в основном, масляный насос , расположенный между рамой автомобиля и колесами. Верхнее крепление амортизатора соединяется с рамой (т.е.(вес подрессоренной части), в то время как нижняя опора соединяется с осью рядом с колесом (то есть подрессоренной массой). В двухтрубной конструкции , одном из наиболее распространенных типов амортизаторов, верхнее крепление соединено со штоком поршня, который, в свою очередь, соединен с поршнем, который, в свою очередь, находится в трубе, заполненной гидравлической жидкостью. Внутренняя труба известна как трубы под давлением, и внешняя трубка известна в качестве резервной трубки. В резервной трубке хранится избыток гидравлической жидкости.

Когда автомобильное колесо встречает неровности на дороге и заставляет пружину катиться и разматываться, энергия пружины передается на амортизатор через верхнее крепление, вниз через шток поршня и в поршень.Отверстия перфорировать поршень и позволить жидкости протекать через, когда поршень перемещается вверх и вниз в трубке высокого давлени. Поскольку отверстия относительно крошечные, через них проходит только небольшое количество жидкости под большим давлением. Это замедляет поршень, что, в свою очередь, замедляет пружину.

Амортизаторы

работают в два цикла — цикл сжатия и цикл расширения . Цикл сжатия происходит, когда поршень движется вниз, сжимая гидравлическую жидкость в камере под поршнем.Цикла расширения происходит, когда поршень движется по направлению к верхней части трубки давления, сжатия жидкости в камере над поршнем. Типичный легковой или грузовой автомобиль будет иметь большее сопротивление во время цикла расширения, чем цикл сжатия. Имея это в виду, цикл сжатия контролирует движение неподрессоренной массы автомобиля, а удлинение контролирует более тяжелую, подрессоренную массу.

Все современные амортизаторы чувствительны к скорости — чем быстрее движется подвеска, тем больше сопротивление амортизатор.Это позволяет шокам приспосабливаться к дорожным условиям и контролировать все нежелательные движения, которые могут возникать в движущемся транспортном средстве, включая отскок, колебание, торможение и присед на ускорение.

,

---

Смотрите также

• Царапины на машине покраска
• Плохая зарядка на ваз 2110 инжектор причины
• Уаз патриот за и против
• От майора до подполковника сколько лет в полиции
• Когда предъявлять полис осаго
• Программа для моделирования автомобилей на русском
• Что будет если дышать газом
• Как прозвонить статор генератора
• Система егр что это
• Ремонт и эксплуатация ваз 2110 8 клапанов инжектор
• Уступи дорогу пешеходу правила

Клапан продувки адсорбера ВАЗ — диагностика и замена + Видео

Различные части автомобиля образуют целую систему, составляющие которой находятся в плотном взаимодействии между собой. Отказ одного из элементов сразу приводит к нарушению работы остальных, и как следствие, к неправильной работе двигателя. В этой статье мы расскажем вам про клапан продувки адсорбера. Но прежде чем узнать, для чего нужен этот клапан, и как выявить его неисправности, нужно понять, как работает адсорбер.

Что такое адсорбер?

Адсорбер представляет собой банку, расположенную под воздухозаборником с правой стороны в моторном отсеке. Такое устройство стало активно применять на инжекторных автомобилях, чей класс экологического соответствия достиг «Евро 3».

Слово «адсорбер» имеет связь со словом «адсорбирование», что означает явление, при котором газы поглощаются с помощью тел, находящихся в жидком или твердом состояниях. В случае с автомобилем, адсорбер наполнен специальным углем, который играет роль твердого тела. В роли газа выступают пары бензина, попадание которых в атмосферу крайне нежелательно.

Принцип действия любого адсорбера заключается в том, что пары бензина, образовавшиеся в бензиновом баке, попадают в специальный сепаратор, расположенный в верхней части адсорбера. Здесь они снова переходят в жидкое состояние и уходят обратно в топливный бак. В случае же, если какая то часть не успела стать жидкой, то она улавливается активированным углем и остается в сепараторе. Далее в дело идет уже специальный клапан адсорбера, который «передает» осевшие остатки топлива впускному коллектору. После этого, пары догорают в двигателе и уходят в выхлопную систему.

Принцип работы клапана адсорбера

Все процессы, связанные с работой клапана осуществляются при работающем двигателе. В процессе его работы выполняется продувка адсорбера, или его очистка от топливных остатков. Такой клапан применяется именно для продувки устройства или его вентиляции, чтобы избавиться от излишков осадка и повысить эффективность работы двигателя внутреннего сгорания.

В инжекторных двигателях ВАЗ работа  данного устройства обозначается в виде специфического шума. Многие водители могут легко перепутать его с неисправностью целого ремня ГРМ. Работа данного устройства проверяется при помощи нажатия на педаль газа. Если при изменении числа оборотов характер щелчков не изменился, то источником их возникновения является электромагнитный клапан адсорбера.

Суть работы заключается в следующем. При запуске двигателя электронный блок управления передает специальный сигнал на исполнительное устройство, который открывает клапан. В процессе работы мотора, все пары бензина выходят через отверстие в клапане и всасываются во впускной коллектор, обеспечивая экономию топлива и защиту окружающей среды. После остановки двигателя, ЭБУ сбрасывает сигнал с исполнительного органа, и он закрывает клапан. В это время происходит накопление паров бензина в банке адсорбера.

Как диагностировать неисправность клапана?

Как и любое другое устройство, адсорбер тоже склонен к неисправностям, связанным с плохой работой клапана.

Первое, на что стоит обратить особое внимание – это давление в баке адсорбера. Чрезмерное давление в системе. Такое бывает, когда клапан не открывается, а пары в баке адсорбера уже накопились и создают высокое давление. Что обнаружить такую поломку, можно открутить крышку адсорбера и прислушаться. Если будут слышны различные шипения, значит, клапан является неисправным.

Другой признак неисправности – это неустойчивые обороты двигателя во время холостого хода. Дело в том, что расчет обогащения смеси берет в учет пары, выходящие из адсорбера, а значит при их недостатке из-за закупоренного клапана, смесь будет обедненная, и обороты двигателя будут падать.

Естественно, рациональный выход из ситуации – это замена неисправного датчика. Однако, многие водители выполняют замену устройства вместе с самим бачком адсорбера, так как он склонен к загрязнениям при использовании некачественного топлива.

Видео — Как правильно установить (заменить) клапан продувки адсорбера Лада Приора 

Это все, что необходимо знать об электромагнитном клапана адсорбера. Как вы заметили, это далеко не последняя часть вашего автомобиля. Именно поэтому, если вы обнаружили в нем какую-либо неисправность, не тяните с его заменой. 

 

Мифический лабиринт внутри вашего автомобиля предотвращает утечку бензина · Границы для молодых умов

Abstract

Трудно поверить, что наши автомобили могут загрязнять окружающую среду, даже когда они не работают. Это следствие утечки испарившегося бензина из топливного бака автомобиля в атмосферу. Чтобы избежать этой утечки, испарившийся бензин сбрасывается в канистру, заполненную частицами древесного угля, называемого активированным углем. Внутри активированного угля есть глубокие, похожие на каналы пространства, где адсорбируются молекулы бензина. Адсорбция – это процесс, при котором молекулы газа или жидкости прилипают к поверхности чего-либо твердого тела. Путем адсорбции можно удалять из воздуха и воды различные загрязняющие вещества. Чтобы понять, как работает адсорбция активированным углем, представьте активированный уголь в виде лабиринта, который улавливает частицы бензина и не позволяет им выйти. Наконец, мы описываем текущие усилия по разработке новых адсорбирующих материалов из отходов другой отрасли, чтобы улучшить активированный уголь, используемый в настоящее время в транспортных средствах.

Почему бензин пытается вырваться из транспортных средств?

Общеизвестно, что транспортные средства загрязняют окружающую среду, когда их двигатели работают. Это загрязнение является следствием выбросов парниковых газов через выхлопную трубу автомобиля. В старых автомобилях эти выбросы часто выглядят как черный смог. Но знаете ли вы, что автомобили могут загрязнять окружающую среду, даже когда они не работают? Это связано с тем, что бензин, хранящийся в топливном баке, может вытекать из автомобиля прямо в окружающую среду, загрязняя атмосферу.

В жаркий день часто можно почувствовать запах бензина возле припаркованного автомобиля. Это связано с тем, что бензин летуч, а это означает, что он может переходить из жидкого состояния в газообразное, даже если он не находится при температуре кипения, и, следовательно, может переходить в воздух. При повышении температуры наружного воздуха движение молекул бензина в топливном баке автомобиля быстро увеличивается во всех направлениях, увеличивая его объем. Если достаточно тепло, летучие молекулы могут приобрести достаточно энергии, чтобы выйти через прокладки топливного бака в окружающую среду [1]. Испарившийся бензин, который удается улетучиться, известен как выбросы в результате испарения (рис. 1).

• Рисунок 1. Даже когда автомобиль не работает, пары бензина могут выбрасываться из топливного бака в окружающую среду.
• Эти выбросы в виде испарений содержат молекулы, называемые летучими органическими соединениями, которые могут нанести вред окружающей среде.

Бензин представляет собой смесь летучих молекул различных размеров и форм, в основном состоящую из атомов углерода (C) и водорода (H). Наиболее летучие молекулы включают бутан (C ₄ H ₁₀ ) и пентан (C ₅ H ₁₂ ). Также часто в бензине встречаются бензол (C ₆ H ₆ ) и толуол (C ₇ H ₈ ) [2]. Все эти молекулы называются летучими органическими соединениями (ЛОС), они вредны для здоровья человека и способствуют изменению климата [3]. Фактически, выбросы летучих органических соединений в виде испарений составляют половину мирового загрязнения атмосферы летучими органическими соединениями.

Чтобы избежать утечки летучих молекул бензина из автомобиля в окружающую среду, топливный бак соединен с устройством, известным как канистра, которое расположено между топливным баком автомобиля и двигателем (рис. 2). Канистра улавливает молекулы бензина в лабиринте углеродных молекул. Чтобы объяснить, как этот лабиринт предотвращает попадание молекул бензина в окружающую среду, прекрасной аналогией является знаменитая греческая сказка о лабиринте Минотавра.

• Рисунок 2 – Адсорбцию паров бензина на активированном угле можно сравнить с Лабиринтом Минотавра.
• (A) Греки прибыли на Крит, чтобы блуждать по лабиринту, пока их не съел Минотавр. (B) Испарившийся бензин (C _n H _n ) сбрасывается в канистру, где молекулы «теряются» и адсорбируются, а затем десорбируются во время движения автомобиля, чтобы сгореть в двигателе.
  (C) Адсорбция молекул бензина происходит на стенках прохода из активированного угля, состоящего из атомов углерода, соединенных вместе в графеновые листы.

Насколько канистра похожа на лабиринт Минотавра?

Лабиринты представляют собой сложные конструкции, устроенные таким образом, что люди не могут из них выбраться. Одним из самых легендарных лабиринтов является мифологический лабиринт Минотавра. Этот лабиринт представлял собой огромное впечатляющее сооружение, построенное знаменитым архитектором Дедалом на острове Крит посреди Эгейского моря. Согласно этой мифической сказке, Дедал построил лабиринт, чтобы спрятать Минотавра, существо наполовину человек и наполовину бык. Каждые семь лет отплывал черный корабль с молодыми греками, пытавшимися бежать из Афин на Крит. Когда корабль прибыл на остров Крит, молодых греков завели в лабиринт, где они заблудились в проходах. Внезапно из проходов появлялся Минотавр, чтобы преследовать греков и утолить свою жажду крови (рис. 2А). Как бы странно это ни звучало, эта история — подходящая аналогия для объяснения того, как работает канистра, наполненная активированным углем.

Агентство по охране окружающей среды США требует, чтобы современные автомобили были оснащены канистрой для предотвращения выбросов в результате испарения (рис. 2B). Канистра набита частицами активированного угля. Активированный уголь представляет собой угольный материал, широко используемый для очистки питьевой воды и природного газа или для очистки воды в аквариуме. В этих канистрах используется активированный уголь из-за его низкой стоимости и способности захватывать большое количество летучих молекул. На молекулярном уровне активированный уголь представляет собой твердый материал, состоящий из атомов углерода, связанных вместе, образуя гексагональные кольцевые структуры, которые расширяются в несколько слоев, называемых графеновыми слоями [4]. Если мы заглянем внутрь активированного угля, то увидим внутренние каналы, называемые порами, которые напоминают ходы лабиринта. Стенки этих пор построены из сложенных слоев графена (рис. 2С). В этом смысле загрязняющие вещества, такие как выбросы бензина, попадут в лабиринт активированного угля через эти поры и останутся на графеновых слоях.

Транспортные средства сконструированы таким образом, что летучие органические соединения, испаряющиеся из бензина в топливном баке, направляются из топливного бака по шлангу в адсорбер. ЛОС, как и молодые греки, ведут в лабиринт. Те, кто входит в лабиринт, постепенно теряются в его проходах. По мере того, как молекулы бензина углубляются в лабиринт, проходы становятся уже. Блуждающие летучие органические соединения вскоре прилипают к стенкам этого лабиринта в процессе, называемом адсорбцией. Активированный уголь и летучие органические соединения притягиваются друг к другу, как магниты. Процесс адсорбции происходит даже при неработающем автомобиле.

Продолжая эту аналогию, проходы лабиринта должны быть очищены, чтобы на следующий день они могли адсорбировать новые летучие органические соединения. По этой причине двигатель транспортного средства действует как Минотавр, питаясь ЛОС. При следующем запуске автомобиля через канистру пропускается воздух, чтобы отделить летучие органические соединения от стенок каналов для активированного угля. Этот процесс называется десорбцией, что означает отлипание адсорбированных молекул от проходов. Эти десорбированные молекулы затем сжигаются в двигателе. На этом этапе каналы активированного угля очищены, и канистра снова готова к абсорбции летучих органических соединений. Адсорбция и повторное использование испарившегося бензина не только помогает предотвратить попадание летучих органических соединений в окружающую среду, но и помогает автомобилям более эффективно использовать топливо, что позволяет экономить деньги.

Можно ли улучшить работу Лабиринта?

Согласно греческой сказке, Дедал определил проблему с лабиринтом. Некоторым из греков, застрявших в лабиринте, удалось бежать с наступлением темноты. Основываясь на этой проблеме, Дедал улучшил лабиринт, чтобы более эффективно заманивать греков в ловушку. Новый лабиринт позволил Минотавру легче найти греков. Аналогичным недостатком обладает активированный уголь, несмотря на его высокую способность адсорбировать летучие органические соединения. В очень узких проходах активированного угля ЛОС сильно адсорбируются слоями графена, и даже если им удается десорбироваться из самых узких проходов при запуске автомобиля, некоторые ЛОС могут не выйти из лабиринта. Эти летучие органические соединения могут затем медленно попадать в окружающую среду, когда транспортное средство не работает. Хотя лишь немногим ЛОС удается ускользнуть, это по-прежнему является экологической проблемой. По этой причине ученые сосредоточены на улучшении характеристик канистры путем синтеза новых лабиринтов из углерода.

В настоящее время наша исследовательская группа работает над созданием новых углеродных лабиринтов. Для предотвращения выбросов в результате испарения проходы нового лабиринта должны быть достаточно широкими, чтобы быстро адсорбировать молекулы бензина, а молекулы должны полностью десорбироваться при работающем автомобиле, чтобы очистить проходы. Кроме того, что, если бы мы могли повторно использовать отходы другой отрасли для производства этих лабиринтов? Производство текилы в Мексике ежегодно производит тысячи тонн отходов. Текила (алкогольный напиток) производится путем извлечения вещества из растения агавы. Остальная часть растения становится отходами, называемыми жмыхом агавы. Утилизация такого количества жома агавы является экологической проблемой. К счастью, мы переработали жмых агавы для создания нового лабиринта, нагрев его до 500°C, в результате чего получился новый материал. Этот новый материал широко известен как биоуголь, поскольку он представляет собой материал на основе углерода, такой как древесный уголь (активированный уголь). Этот новый лабиринт имеет широкие поры и большие проходы по всему материалу (рис. 3). Поскольку он похож на активированный уголь, ЛОС из бензина сильно адсорбируются, а широкие поры и каналы идеально подходят для полной десорбции. Это помогает предотвратить попадание ЛОС в окружающую среду, когда автомобиль снова выключается [5].

• Рисунок 3 – Синтез нового адсорбирующего материала из отходов.
• В производстве текилы производится большое количество жмыха агавы. Эти отходы можно сжигать при высоких температурах для создания биоугля, который похож на активированный уголь, но имеет более широкие проходы. Чтобы еще больше улучшить способность биоугля поглощать летучие органические соединения, на его широких каналах можно выращивать углеродные нанотрубки. Их можно увидеть в мощный микроскоп, называемый сканирующим электронным микроскопом.

Возможно дальнейшее улучшение адсорбционной способности этого нового лабиринта! Стратегия состоит в том, чтобы строить конструкции в форме столбов, похожие на колонны, на протяжении больших проходов лабиринта. С научной точки зрения, эти столбы известны как углеродные нанотрубки. Углеродные нанотрубки представляют собой крошечные цилиндрические структуры, состоящие в основном из атомов углерода (рис. 3). Добавление углеродных нанотрубок в каналы биоугля увеличивает способность биоугля поглощать летучие органические соединения.

Производство углеродных лабиринтов из жома агавы показывает, как отходы могут представлять интерес для автомобильной промышленности и, возможно, других отраслей. Основными преимуществами являются то, что жмых агавы является бесплатным, а переработка экологически чистой. Кроме того, такие структуры, как углеродные нанотрубки, позволяют улучшить работу этих лабиринтов. Однако не все загрязняющие вещества в бензине могут быть адсорбированы одним и тем же материалом. Поэтому для каждого загрязнителя может потребоваться определенный лабиринт с разными характеристиками. К счастью, научное сообщество сосредоточило свои усилия на разработке новых лабиринтов, способных устранять определенные загрязнители. Мы надеемся, что канистра, сделанная с такими лабиринтами, будет еще лучше защищать окружающую среду от летучих органических соединений.

Углеродные лабиринты помогают окружающей среде

Наконец, важно подчеркнуть, что процесс адсорбции используется во многих различных областях, включая удаление летучих органических соединений из промышленных дымоходов. Адсорбция также может удалять загрязнители, такие как мышьяк и фтор, из питьевой воды в странах, где эти загрязнители представляют проблему. Кроме того, адсорбцию можно использовать после катастрофического разлива нефти, такого как разлив в Мексиканском заливе в 2010 году, для удаления опасных компонентов нефти, которые могут растворяться в воде. Процесс адсорбции также используется для удаления CO ₂ с воздуха для последующего использования в теплицах. Это последнее приложение вызывает растущий интерес, потому что увеличение CO ₂ в атмосфере является важной причиной изменения климата. В целом, вы можете видеть, что есть много важных применений лабиринтоподобных материалов! Твердые вещества, способные поглощать загрязнители окружающей среды из воды или воздуха, являются прекрасным дополнением к нашей коллекции ресурсов, которые помогут нам защитить землю от вреда, причиняемого многими видами деятельности человека.

Глоссарий

Выбросы в виде паров : ↑ Испаряющийся бензин, выходящий из топливного бака и являющийся важным источником загрязнения окружающей среды ЛОС.

Летучие органические соединения (ЛОС) : ↑ Молекулы, которые легко превращаются из жидкости в газ при комнатной температуре. ЛОС используются в производстве красок, фармацевтических препаратов, чистящих средств и других продуктов.

Графен : ↑ Кристаллическая форма углерода, атомы которой расположены в гексагональной структуре. Графен обычно используется в карандашах и смазках, он является хорошим проводником тепла и электричества.

Адсорбция : ↑ Процесс прилипания молекул жидкости или газа к твердой поверхности.

Десорбция : ↑ Процесс, противоположный адсорбции, при котором молекулы высвобождаются с поверхности.

Жом агавы : ↑ Основные твердые отходы производства текилы в Мексике. Это экологическая проблема, потому что производится очень много — 377 000 тонн только в 2016 году.

Биоуголь : ↑ Материал на основе углерода, полученный путем нагревания (от 250 до 600°C) отходов биомассы или промышленных органических отходов.

Углеродные нанотрубки : ↑ Крошечные трубочки из углерода с диаметром в нанометрах (1 нанометр = 0,0000001 сантиметр). В настоящее время они представляют большой интерес для электронных схем, хранения энергии и адсорбции загрязняющих веществ.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

---

Ссылки

[1] ↑ Мирзаи, А., Леонарди, С.Г., и Нери, Г. 2016. Обнаружение опасных летучих органических соединений (ЛОС) газовыми сенсорами на основе оксидных наноструктур: обзор. Керам. Междунар. 42:15119–41. doi: 10.1016/j.ceramint.2016.06.145

[2] ↑ Цзя, Л. , Ю, В., Лонг, К., и Ли, А. 2014. Адсорбционное равновесие и динамика паров бензина на полимерных адсорбентах. Окружающая среда. науч. Загрязн. Рез. 21:3756–63. doi: 10.1007/s11356-013-2328-z

[3] ↑ Ли Б., Сай С., Хо Х., Сюэ Ю., Хуанг Ю. и Ван Л. 2017. Характеристика летучих органических соединений (ЛОС) в выбросах транспортных средств в придорожной среде: первое всестороннее исследование в Северо-Западном Китае. Атмос. Окружающая среда. 161:1–12. doi: 10.1016/j.atmosenv.2017.04.029

[4] ↑ Goyal, M., and Bansal, R.C. 2005. Адсорбция активированным углем . Бока-Ратон, Флорида: Taylor & Francis Group.

[5] ↑ Нието-Дельгадо, К., и Рангель-Мендез, Дж. Р. 2011. Производство активированного угля из органических побочных продуктов производства алкогольных напитков: оптимизация площади поверхности и твердости с использованием методологии поверхности отклика. Ind. Культуры Prod. 34:1528–37. doi: 10.1016/j.indcrop.2011.05.014

Адсорбция монооксида углерода и углеводородных компонентов в выхлопных газах автомобилей с использованием оксида магния, загруженного на активированный уголь из кожуры дуриана

Адсорбция монооксида углерода и углеводородных компонентов в выхлопных газах автомобилей с использованием оксида магния, загруженного на активированный уголь из кожуры дуриана

• Юлиусман, Аю, Марета Путри
;
• Ханафи, Афдал
;
• Нафиса, Азмия Ризка

Аннотация

Транспортные средства производят вредные газы, такие как угарный газ (CO) и углеводород (HC), и выбросы этих газов продолжают увеличиваться с каждым годом. В 2018 году произошло увеличение до 10% по сравнению с предыдущим годом. Этот газ вреден для человека и окружающей среды. Один из способов уменьшить загрязнение выхлопными газами транспортных средств — адсорбция. Адсорбция часто используется, потому что ее большая адсорбционная способность достигает 95%. Из нескольких видов адсорбентов наиболее разработан активированный уголь из-за его низкой цены и высокой адсорбционной способности. Использование коммерческого активированного угля начали заменять активированным углем, изготовленным из отходов биомассы, поскольку он дешевле и экологически безопасен. Молекулы газов CO и HC могут правильно поглощаться активированным углем. Для улучшения адсорбционной способности активированного угля его модифицируют оксидом магния (MgO) методом пропитки. С модификациями с использованием активированного угля и соотношения MgO 70:30, 80:20 и 90:10, результаты площади поверхности составляют 1149,48 м ² /г, 890,23 м ² /г и 859,91 м ² /г.