ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Динамика сорбции в плотном слое и расчет адсорбционных фильтров из "Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении" Одними из первых адсорбционных аппаратов, освоенных в промышленных условиях, были адсорберы с неподвижным плотным слоем. Простота устройства и надежность работы обусловили широкое использование аппаратов этого типа и в настоящее время, несмотря на ряд недостатков. Принцип действия адсорберов с неподвижным слоем заключается в пропускании жидкости, содержащей органическое загрязнение, через неподвижный плотный зернистый слой, который адсорбирует растворенные вещества, переносимые потоком. Существуют также аппараты непрерывного действия с движущимся плотным слоем. В верхнюю часть их непрерывно подается адсорбент, который движется сверху вниз обычно без нарушения контакта между частицами, а снизу подается раствор с определенной начальной концентрацией раствора. В задачу расчета таких аппаратов входит определение времени работы аппарата до появления проскоковой концентрации (в аппаратах периодического действия), степени использования адсорбента, размеров аппарат та и т. д. [c.128] В тот момент, когда граница зоны массопередачи достигает выхода пз слоя и появляется проскок растворенного вещества в фильтрат, весь слой адсорбента состоит из участка насыщенного до равновесия, и зоны массопередачи. Время работы адсорбционной колонны до проскока адсорбируемого вещества в фильтрат называют временем защитного действия слоя. [c.129] Стационарность процесса адсорбции можно считать экспериментально доказанной, если в пределах точности опытов соблюдаются два условия равенство относительных концентраций адсорбата в подвижной и адсорбционных фазах системы и равенство скоростей движения концентрационных точек сорбционной волны. [c.129] Сопоставление длины зоны формирования фронта L с длиной зоны массопередачи Lq при адсорбции растворенных веществ показало, что соотношение этих длин зависит от формы изотермы адсорбции. Для несильно выпуклых изотерм длина зоны формирования фронта а два и более раз больше длины зоны массопередачи. Для весьма выпуклых изотерм соотношением h ILo близко к единице и даже меньше ее [50]. [c.129] Формула И. А. Шилова отражает влияние статического к и кинетического о факторов на динамику поглощения слоем. При решении ряда технологических задач необходимо знать степень отработки адсорбционной емкости в данном сечений слоя в заданный момент времени, распределение концентрации вещества в подвижной фазе по высоте слоя, и т.д. Эти характеристики могут быть получены на основе теоретической модели неравновесной динамики адсорбции, позволяющей выявить влияние кинетики адсорбции на работу адсорбционной колонны. [c.131] Расчет динамики адсорбции растворенных веществ в неподвижном плотном слое активного угля. Теоретическая модель неравновесной динамики адсорбции в неподвижном плотном слое включает уравнения баланса массы, кинетики адсорбции, изотермы адсорбции и соответствующие краевые условия. [c.131] Следует отметить, что коэффициент входящий в уравнение (V-32), практически не зависит от концентрационных факторов. В то же время использование уравнения (V-31) для количественного описания внутридиффузионной кинетики адсорбции связано с необходимостью учета зависимости коэффициента р от заполнения, что существенно осложняет теоретическую сторону исследования. [c.132] Решение в виде (У-35) получено в работе [53]. [c.133] Отметим, что кривые Шумана (см., например, монографию [43]), которые являются графиками решения уравнений (У-ЗО) — (У-34), в последующем были для значений хг = 0ч-3 уточнены в [54] прн расчете теплообмена в неподвижном слое который описывается аналогичными уравнениями. В монографии [54] приведены удобные для расчетов графики, которые в параметрах динамики адсорбции в плотном слое представлены на рис. У-7. Графики на этом рис. позволяют в случае изотермы сорбции, близкой к прямолинейной, найти выходную кривую и распределение концентрации адсорбированного вещества вдоль слоя, необходимое для определения степени использования сорбента в динамических условиях при известных параметрах процесса как при внешне-, так и ири внутридиффу-зконных механизмах массообмена. [c.133] Там же показано, что внешнедиффузионный массообмен характерен для значений Ке 1,0. Для этой стадии наблюдается существенная зависимость коэффициента массоотдачи р от средней скорости потока и, рассчитанной на полное сечение колонны. Отметим, что при поглощении растворенных веществ область внешнего переноса массы смещена в сторону более низких чисел Рейнольдса по сравнению с числами Рейнольдса при адсорбции газов и паров. Причина этого, по-видимому, заключается в различии соотношений толщин диффузионного и гидродинамического пограничных слоев при обтекании тел газами и капельными жидкостями [2]. [c.135] Динамика адсорбции при внутридиффузионном механизме массопереноса существенно зависит от размеров зерен. В шихте, состоящей из зерен различных размеров, в фиксированный момент времени процесс поглощения будет находиться на разных стадиях, - Поэтому суммарная выходная кривая будет количественно отличаться от выходных кривых для монодисперс-ных фракций. Динамика адсорбции в этом случае будет зависеть от количества зерен каждой фракции. Методика расчета динамики адсорбции из растворов неподвижным слоем поли-дисперсной шихты рассмотрена в [60]. [c.136] При расчете динамики адсорбции органических веществ из бпологически очищенных сточных вод всю сумму органических загрязнений можно в первом приближении рассматривать как индивидуальное адсорбирующееся вещество [37]. [c.136] Наиболее перспективным применением процесса адсорбции в неподвижном слое является использование каскада последовательно включенных колонн, поскольку при таком технологическом режиме можно добиться наибольшей степени использования емкости сорбента в колонне, выводимой на регенерацию. Динамика адсорбции в каскаде колонн с неподвижным слоем моделируется исходными уравнениями (У-ЗО) —(У-32), однако начальные условия задачи в этом случае должны изменяться от цикла к циклу. Методика расчета динамики адсорбции в каскаде колонн с плотным слоем рассмотрена в [61]. [c.136] Из данных работы О. М. Тодеса следует, что для повышения степени отработки шихты в адсорбере с движущимся слоем необходимо поддерживать скорость его перемещения в несколько раз большую, чем скорость С/о и применять длинные реакторы. Модель процесса сорбции в плотном движущемся слое при нелинейных изотермах предложена в [63]. [c.137] Вернуться к основной статье