ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кинетика и динамика сорбции из водных растворов из "Сорбционная очистка воды" Движущей силой процесса сорбции из водных растворов является градиент химического потенциала сорбата. По достижении равенства химических потенциалов последнего в объеме раствора и в сорбенте наступает химическое равновесие. Лимитирующее влияние на скорость сорбции оказывают подвод сорбируемого вещества к зерну сорбента (внешний массоперенос) и перемещение его молекул внутри зерна пористого сорбента (внутренняя диффузия). Обычно во всех аппаратах и сооружениях сорбционной очистки воды путем турбулизации потоков и интенсивного подвода новых порций воды снимаются внешнедиффузионные ограничения, а единственной стадией, лимитирующей кинетику, является перенос вещества в транспортных порах, равномерно распределенных по всему объему зерна сорбента. Собственно акт сорбции — заполнение микропор — происходит столь быстро, что не влияет на кинетику процесса в целом [44, с. 36]. [c.36] Диффузия в транспортных порах (мезо- и макропорах) прямо пропорциональна градиенту концентраций. Скорость сорбции, при прочих равных условиях, убывает с ростом размеров зерна сорбента с экв и уменьшением объемов транспортных пор, что и подтверждено экспериментально [44, с. 38]. Скорость сорбции d /di) обратно пропорциональна с экв. [c.36] На скорость сорбции могут оказывать влияние примеси в сорбенте. Так, наличие металлов на поверхности АУ, не увеличивая Гр, приводит к росту дТ/дт. [c.37] Изучение динамики сорбции позволяет найти основные расчетные параметры систем сорбционной очистки воды эффективность длину зоны массопередачи и скорость ее движения время работы адсорберов. [c.37] Например, при сорбции из керосин-бензоловых сточных вод (Со = 9—29 г/дмЗ), с изотермой Г = 1,24 Тпр = 80L — 1780 (т — в мин, а L — в см v = 1,7 см/мин) [42, ч. 2, с. 121]. [c.37] Здесь V — фиктивная скорость фильтрования Ло — равновесная динамическая емкость сорбента при Со е —порозность слоя адсорбента. [c.38] При изучении поглощения ряда ароматических соединений было найдено [61, с. 54], что длина зоны массопереноса мп мало зависит от типа сорбата, Со и общей длины адсорбера 1о. В то же время подтверждено, что Ьмп увеличивается с ростом V и с(экв. Скорость движения границы зоны массопереноса не зави-СИТ от 0 и с1экву но на нее влияет тип сорбата, Со и скорость фильтрования Vф. При г ф = 5—25 м/ч, п = 0,15—0,5 м скорость движения границы зоны массопередачи постоянна — 0,02—0,1 м/ч. [c.40] Все приведенное выше относилось к динамике сорбции из водных растворов индивидуальных загрязняющих веществ или таких многокомпонентных смесей, сорбционные свойства которых могут аппроксимироваться одним (условным) веществом. Кроме того, условием применения рассмотренных математических моделей является выпуклая форма изотермы лишь в этом случае можно рассчитать длину зоны массопереноса. К сожалению, далеко не во всех случаях сорбционной очистки воды указанные условия выполнимы. [c.40] Различия в сорбционных свойствах реальных загрязнений приводят к столь нежелательному явлению, как хроматографический эффект. В свою очередь последний и линейность многих изотерм сорбции предопределяет размыв (увеличение длины) зоны массопередачи со временем. Математические модели, удовлетворительно описывающие эти случаи сорбционной обработки воды, пока отсутствуют. [c.40] При сорбционной очистке реальных вод (особенно сточных) сложного состава проскок плохо сорбируемых загрязнений через адсорбер наступает практически сразу и медленно, но неуклонно увеличивается при любой высоте адсорбера. Поэтому при очистке воды проскоковую концентрацию часто характеризуют параметром Спр = (0,05—0,20) Со. [c.40] Наиболее изучена сорбция самых простых (бинарных) смесей загрязнений в водных растворах для этого разработаны специальные методики [49]. Выходную кривую при сорбции бинарной смеси можно разбить на 4 участка плохосорбируемое вещество частично задерживается сорбентом оно целиком идет на проскок частично вымывается то, что сорбировалось на первой стадии, Ск Со проскок его снижается до Ск = Со, начинается проскок хорошо сорбируемого компонента оба соединения полностью транзитом проходят адсорбер Со = Ск. При сорбции двух соединений одно из них может односторонне влиять на извлечение другого. Так, п-нитрофенол влияет на сорбцию фенола, а фенол не оказывает аналогичного воздействия [50]. [c.41] При сорбции бинарных смесей углеводородов влияние свойств менее сорбируемых компонентов проявляется, в основном, не во фронте вытеснения, а во втором фронте, где происходит поглощение одного, менее сорбируемого компонента. Степень отработки адсорбента и концентрирования менее сорбируемых ком понентов увеличивается с уменьшением скорости движения сорбента в слое [23, с. 209]. [c.41] Пример конкурентной сорбции — очистка сточных вод коксохимических заводов [51]. Вначале на АУ извлекаются фенол (Со = 200 мг/л, Тпр == 1,5—2 ч), масла и смолы. Затем смолы и масла, как более сорбируемые, вытесняют фенол из крупных микропор АУ, и через 3—4 ч работы адсорбера концентрация СбНбОН в очищенной воде на 10—20% превышает исходную. При такой работе емкость угля по фенолу и время защитного действия адсорбера в 2—3 раза ниже, чем при сорбции чистого фенольного раствора. [c.41] Вернуться к основной статье