Химические реакции обновления поверхности

Проведение опытов в этих условиях преследует обычно цель моделирования на лабораторных установках процесса абсорбции в промышленной аппаратуре, например в насадочных колоннах. Как показано в главе V, количественные оценки влияния химической реакции на скорость абсорбции обычно мало отличаются друг от друга независимо от того, сделаны ли они на основе пленочной модели или моделей поверхностного обновления Хигби или Данквертса. В большинстве случаев для данного значения коэффициента массоотдачи при физической абсорбции, k , по всем моделям получаются близкие предсказания в отношении этого влияния. Поэтому можно ожидать, что если лабораторная модель промышленного абсорбционного аппарата, предназначенная для изучения влияния реакции на скорость абсорбции, сконструирована с соблюдением существенного условия одинаковости значений в натуре и в модели, то, в соответствии с изложенным в главе V, данная реакция будет приводить к увеличению скорости абсорбции в обоих аппаратах в одинаковой степени (при одном и том же значении А, или парциального давления растворяемого газа у поверхности жидкости). [c.175]

Скорость процесса хемосорбции определяется как скоростью химической реакции, так и величиной коэффициента массопередачи, который может быть рассчитан по одной из рассмотренных выше теорий межфазного переноса (пленочная теория, теория обновления поверхности контакта фаз, теория межфазной турбулентности и т. д.). [c.166]

Если поднять температуру, скорость химической реакции быстро возрастает, тогда как скорость обновления газов в порах (скорость диффузии) растет значительно медленнее. Менее доступные поры закупориваются получающимся СО и их поверхность принимает все меньшее участие в реакции. Весь СО2, попадающий в поры, поглощается, и скорость газификации ограничена количеством газа, диф- [c.194]

Роль перемешивания в процессе определяется природой процесса. При приготовлении эмульсий интенсивное дробление дисперсной фазы обеспечивается в зоне с наибольшим градиентом скорости. В случае гомогенизации, приготовления суспензий, растворов в результате перемешивания происходит снижение концентрационных и температурных градиентов. В процессах тепло- и массопередачи, при проведении химических реакций за счет турбулизации ускоряется подвод тепла и вещества в зону реакции, к границе раздела фаз, уменьшается толщина пограничного слоя и ускоряется обновление поверхности, что интенсифицирует эти процессы. Качество перемешивания характеризуется эффективностью, которая при получении эмульсий и суспензий оценивается равномерностью распределения [c.124]

Полярография применяется также при изучении различных физико-химических явлений. По полярограммам судят о том, в каком виде присутствуют в растворах восстанавливающиеся ионы, определяют состав и прочность комплексов, число электронов, принимающих участие в акте восстановления, исследуют кинетику электрохимических превращений и, в частности, устанавливают стадийность электрохимических процессов. При этом во всех случаях, когда изучаются реакции электровосстановления, целесообразнее применять ртутный капельный электрод. Именно в реакциях восстановления с наибольшей полнотой проявляются положительные свойства этого электрода чистота поверхности, достигаемая благодаря непрерывному ее обновлению в процессе капания широта диапазона отрицательных потенциалов, обусловливаемая высоким водородным перенапряжением на ртути и обеспечивающая проведение почти любых восстановительных реакций хорошая воспроизводимость данных и т. д. В то же время ртуть вследствие невысокого перенапряжения на ней кислорода и возможности ее окисления не совсем удобна при изучении реакций электроокисления и анализе анионов. Поэтому наряду с капающими ртутными катодами в полярографии используют твердые микроэлектроды. Наилучшим материалом для твердых микроэлектродов оказалась платина, обладающая высокой химической стойкостью, значительным перенапряжением кислорода и хорошими механическими свойствами. Платиновые микроэлектроды применяются не только при изучении окислительных процессов, но и при полярографическом анализе расплавленных солей (Делимарский). Полярографический анализ с твердыми микроэлектродами проводят так же, как и с ртутным капельным электродом. Для создания стационарности диффузии используют вращение электрода, его колебания, перемешивание раствора и т. д. Обновление поверхности электрода и удаление с нее продуктов реакции осуществляют или механически, или электрохимическим растворением. Однако если даже принять все эти меры, то и тогда не удается достигнуть точности и воспроизводимости, свойственных ртутным капельным электродам. Полярография с твердыми катодами поэтому менее распространена, и к ней прибегают лишь в тех случаях, когда применение капельных ртутных электродов невозможно. [c.409]

Массоперенос происходит в гидродинамически неопределенных условиях и поэтому первое требование из указанных выше не вьшолняется. Лишь при достижении кинетического режима, когда скорость процесса не зависит от интенсивности перемешивания, кинетика может быть строго описана. Вследствие слабого обновления поверхности и большой длительности эксперимента исследования часто осложняются накоплением на межфазной границе различных примесей, поверхностной ассоциацией и образованием СМБ, т. е. процессами, сильно влияющими на скорость химических реакций. Ошибки при определении эффективных констант скорости 10 см-с" велики (не менее 30%)- Применение интегральных методов определения основанных на использовании значительного участка кинетической кривой, сопряжено с большими затратами времени на эксперимент. Как правило, используют участок кривой, отснятой в течение 30 мин. [c.186]

Протекание реакций между твердыми веществами зависит от многих факторов и в первую очередь от прочности химической связи ионов или атомов в кристаллической решетке величины, реагирующих частиц их количества давления, создаваемого, при растирании температуры скорости обновления поверхности соприкасающихся частиц, а также от наличия паров воды в сфере реакции. В аналитических целях применяют только те [c.95]

Перемешиванием называется процесс непрерывного обновления поверхности взаимного соприкосновения материальных частиц с целью получения однородной массы, а также — ускорения хода химической реакции, теплообмена или массообмена. Перемешивание широко применяется при образовании суспензий и эмульсий, при растворении солей, при проведении химических реакций и др. [c.203]

Перемешивание широко применяется в химической промышленности для приготовления суспензий, эмульсий и однородных физических смесей. Посредством перемешивания достигается тесное соприкосновение частиц и непрерывное обновление поверхности взаимодействия веществ. Вследствие этого при перемешивании значительно ускоряются процессы массообмена, например растворение твердых веществ в жидкостях, процессы теплообмена и протекание многих химических реакций. Перемешивание используют для ускорения выпаривания, абсорбции и других основных процессов химической технологии. [c.254]

Изучение абсорбции, осложненной химической реакцией в жидкой фазе, непосредственно на установках, моделирующих производственные условия, затруднительно, так как остается неизвестной истинная поверхность контакта фаз. Поэтому исследования проведены в аппаратах с фиксированной поверхностью контакта фаз. Кинетические уравнения, полученные на основе пленочной модели и модели обновления поверхности, при определенных условиях дают одинаковые результаты [c.102]

Следует напомнить, что в каждой из указанных выше диффузионных теорий в том виде, в каком они были в общих чертах описаны в главе 5, в конечных выражениях для коэффициентов массоотдачи появлялись некоторые величины, которые обычно нельзя определить только исходя из теории. Например, в пленочной теории необходимо знать толщину пленки в теории проницания Хигби следует иметь представление о времени межфазного контакта в теории обновления поверхности требуется знать среднее время жизни элемента поверхности 5. Для оценки каждой из этих величин нужно иметь опытное значение коэффициента массоотдачи без протекания химической реакции к°1. Таким образом [c.343]

Во всех описанных выше способах окисления битума реакции окисления протекают либо непосредственно в кубе, либо в колонне или змеевиковом реакторе, в зависимости от технологической схемы процесса. В случае использования центробежных сил движущегося материального потока для нагнетания жидких и газообразных сред химические процессы, протекающие при контактировании воздуха с окисляемым сырьем, интенсифицируются благодаря огромной межфазной поверхности и ее непрерывному обновлению. [c.24]

Полярография применяется также при изучении различных физико-химических явлений. По полярограммам судят о том, в каком виде присутствуют в растворе восстанавливающиеся ионы, определяют состав и прочность комплексов, число электронов, принимающих участие в акте восстановления, исследуют кинетику электрохимических превращений и, в частности, устанавливают стадийность электрохимических процессов. При этом во всех тех случаях, когда изучаются реакции электровосстановления, наиболее целесообразно применять ртутный капельный электрод. Именно в реакциях восстановления с наибольшей полнотой проявляются положительные свойства этих электродов чистота поверхности, достигаемая благодаря непрерывному ее обновлению в процессе капания, широта диапазона отрицательных потенциалов,, обуславливаемая высоким водородным перенапряжением на ртути и обеспечивающая проведение почти любых восстановительных реакций, хорошая воспроизводимость данных и т. п. В то же время ртуть, вследствие невысокого перенапряжения на ней кислорода и возможности ее окисления, не очень подходит для изучения реакций электроокисления и для анализа анионов. Поэтому наряду с применением капающих ртутных электродов в полярографии используются твердые микроэлектроды. Наилучшим материалом для твердых микроэлектродов оказалась платина, обладающая [c.335]

Кроме пленочной и пенетрационной теории был предложен ряд других моделей для исследования процессов массопередачн. Среди них, вероятно, наиболее интересной моделью является модель обновления поверхности . Теория обновления поверхности в форме частного сообщения была предложена Эндрю в 1955 г. [18]. Эта теория была опубликована Данквертсом [19]. Однако ее анализ приведен в статье, которая к большому сожалению опубликована в малодоступном издании [20], а рассматриваемая в ней работа — одна из лучших по химической абсорбции. Автор монографии вел переписку с профессором Данквертсом по вопросу обновления поверхности, а работы, в которых эта теория исследована в деталях, завершены в университете Неаполя [21]. В настоящей главе теория обновления поверхности обсуждается потому, что некоторые своеобразные эффекты, наблюдаемые в процессах абсорбции, сопровождающейся мгновенной реакцией, вероятно, объясняются механизмом обновления поверхности. [c.108]

Данквертс и др. , абсорбируя двуокись углерода щелочными растворами в насадочной колонне диаметром 10 см, установили, что результаты, полученные ими, согласуются с данными моделей Хигби и Данквертса. Результаты Ричардса и др. по абсорбции СОа буферными растворами в присутствии катализаторов в колонне того же диаметра согласуются с моделью Данквертса. Данные Таварес да Силва и Данквертса по абсорбции сероводорода растворами аминов в такой же колонне более согласуются с моделью обновления, чем с пленочной моделью (в этом случае между предсказаниями обеих моделей имеются существенные различия). Данквертс и Гиллхэм показали, что модель поверхностного обновления Хигби могла быть успешно использована для определения скорости абсорбции двуокиси углерода раствором NaOH в колонне диаметром 50 см. Все это говорит в пользу надежности применения моделей поверхностного обновления и свидетельствует о том, что методы, рассмотренные в этой главе,могут успешно применяться для установления влияния химической реакции на скорость абсорбции. Следует, однако, подчеркнуть, что в большинстве случаев данные для пленочной модели были бы почти такими же, что и для моделей обновления поверхности. [c.108]

Моделирование взаимосвязанных процессов тепло- массопереноса в химических реакторах осложняется тем, что физико-химические и кинетические характеристики сред, включая константу скорости химической реакции, зависят от температуры. Однако сопоставление характерных масштабов переноса тепла и вещества в нестационарных условиях, определяемых в рамках модели обновления поверхности, позволяет существенно упростить задачу [12,13]. Характерные значения коэффициентов температурощзоводности жидкостей щ)имерно на два порядка превосходят характерные значения коэффициентов молекулярной диффузии. Поэтому глубина проникновения тепла за промежуток времени, в течение которого элемент жидкости находится у границы ра.здела фаз, значительно превосходит глубину проникновения вещества. Это обстоятельство позволяе г при выводе выражений для источников субсташщй брать значения константы скорости реакции, коэффициента распределения и массоотдачи при температуре на границе раздела фаз. В свою очередь, эту температуру можно определить, записывая закон сохранения тепла в предположении о том, что источник, создающий дополнительный тепловой поток за счет теплового эффекта химической реакции, находится на границе. [c.81]

Следовательно, согласно теории Данкверста, называемой также теорией обновления поверхности, сущ,ествует подобная зависимость коэффициента массоотдачи от коэффициента диффузии. Данкверст применил свою теорию для расчета массообмена в процессе абсорбции, осложненной химической реакцией. [c.296]

Другой особенностью химии растворов силикатов является то обстоятельство, что результат взаимодействия реагентов зависит не только от их химической природы, но и от целого ряда нехимических факторов порядка смешения реагентов, их начальной концентрации, скорости перемешивания при смешении и т. п. Общая причина этой группы явлений — гелеобразование на границе раздела взаимодействующих или смешиваемых фаз. Это приводит к осложнениям при гомогенизации реакционной системы и к возрастанию роли диффузионных процессов, предшествующих химическому взаимодействию реагентов. Поэтому различные технологические приемы, используемые при обеспечении взаимодействия реагентов, могут играть решающую роль в создании систем с заданными свойствами. Такими технологическими приемами, помимо перемешивания, могут быть предварительное растворение твердых реагентов в том же самом растворителе (например, в воде) их диспергирование проведение гетерогенной реакции при непрерывном обновлении поверхности (например, в шаровой мельнице) растворение различных исходных реагентов в двух несмешиваю-щихся растворителях с последующим эмульгированием и т. п. Описание результатов реакции и использования тех или иных технологий проведения этих реакций оказывается громоздким, сводится, в конечном итоге, к бесконечному множеству примеров. Ниже будут изложены только основные закономерности и главные итоги взаимодействия растворов силикатов с различными реагентами. [c.55]

На более полное использование жидкости в застойных зонах при абсорбции, сопровождающейся химической реакцией, по сравнению с физической абсорбци ей указывает Данквертс . При быстром связывании абсорбируемого газа его концентрационный градиент в жидкости, рассчитанный по теории проницания, оказывается отрицательным. Следовательно, время контакта, предшествующее обновлению поверхности, влияет на скорость абсорбции с химической реакцией не в той же степени, как в случае физической абсорбции (рис. 1-74). Поэтому, если абсорбция сопровождается реак- [c.53]

Влияние химической реакции в жидкой фазе на коэффициент массопередачи в насадочной колонне описывают Данквертс и Кеннеди. Они проверяют применимость теории проницания (либо в виде предположения Хигби о времени контакта жидкости, либо в виде допущения Данквертса об обновлении поверхности). Авторы измеряли скорость абсорбции СОг раствором NaOH в насадочной колонне диаметром 100 Мм. с фарфоровыми кольцами Рашиг 1 12X12 мм. Определялись также коэффициенты массоотдачи без реакции k a в нереагирующем растворе, физические свойства которого бЫли аналогичны свойствам раствора NaOH. [c.423]

Я глубоко убежден в том, что поверхность железа окислена, или что частицы металла на поверхности его находятся в такой связи с кислородом, которая эквивалентна окислению насытив свое сродство к кислороду и не будучи растворенными кислотой при данных условиих, они препятствуют обновлению металлической поверхности, а также и дальнейшему притяжению другими частицами железа составных частей электролита таким образом здесь нет тех последовательных химических реакций, благодаря которым электрический ток (количество и действие которого строго определено) может быть продолжительным . [c.289]

I Поглощение (абсорбция) газов из газовоздушных смесей осуществляется при взаимодействии смеси с определенными жидкостями, способными растворять или вступать в химические реакции с содержащимися в смеси газами. Так как процесс поглощения газа жидкостью происходит, главным образом, на поверхности жидкости, то очевидно, что для ускорения этого процесса необмдимо, во-первых, по возможности увеличить поверхность соприкосновения газа с жидкостью и, во-вторых, проводить процесс при непрерывном обновлении этой поверхности, т. е. при движении газа и жидкости. [c.361]

Оборудование для подготовки поверхности методом струйного облива. В условиях серийного и массового производства обезжиривание, травление, фосфатирование целесообразно осуществлять методом струйного облива в проходных камерах туннельного типа. При струйном обливе химические реакции, а также промывка изделий водой происходят гораздо интенсивнее, чем при окунании, за счет механического воздействия струй и непрерывного обновления растворов на поверхности изделий, что резко сокращает продолжительность технологического процесса. Метод струйного облива позволяет вести процесс подготовки поверхности автоматически, обеспечивая высокое качество подготовки поверхности изделий. [c.268]

Наиболее вероятной причиной ускорения катодных реакций при одновременно протекающем анодном окислении восстановителя следует считать изменение состояния поверхности катализатора (например, удаление пассивных пленок). Действующим агентом являются, видимо, промежуточные или конечные продукты окисления восстановителя, так как имеется связь между ускорением катодной реакции и интенсивностью одновременной анодной реакции. Очевидно, что взаимодействие продуктов окисления восстановителя с поверхностью катализатора, изменяющее его состояние, должно быть неэлектрохимическим, следовательно, в процессе участвуют и химические реакции. Ускорение анодного окисления гипофосфита в условиях химического никелирования связано, вероятно, с обновлением поверхности никеля как установлено рядом исследований [52], анодное окисление Н2РО2 лимитируется гетерогенной химической реакцией, которая должна быть чувствительна к состоянию поверхности металла. [c.74]

Ведение процесса в ограниченном объеме приводит к образованию в зоне взаимодействия реагентов парожидкостной эмульсии. Вследствие разности плотностей возникает подъемная сила, в результате чего тепло химической реакции используется не только для нагрева пульпы и испарения воды, но и для создания активного гидродинамического режима, обеспечивающего обновление поверхности массообмена, т. е. интенсификацию процесса. Поэтому для аммонизации кислот применяют безме-шальные аппараты. К реакторам такого типа относятся аппараты ИТН (с использованием тепла нейтрализации) и САИ (скоростной аммонизатор-испаритель) [77, 83]. [c.80]

Особо следует остановиться на активировании твердых тел путем механического воздействия. Источником такого воздействия может быть как статическое нагружение, так и (обычно) динамическая нагрузка — измельчение или воздействие интенсивного ультразвука. Механическое воздействие на порошкообразную твердофазную систему заключается в измельчении материала и увеличении концентрации в нем протяженных дефектов, в первую очередь дислокаций. Накопление протяженных дефектов при механическом воздействии может приводить и к фазовым переходам например, при измельчении наблюдается самопроизвольный переход СаСОз из кальцита, термодинамически стабильного в нормальных условиях, в арагонит. Стабилизация в ультрадисперсном порошке метастабильной в объемном состоянии формы (анатаза) наблюдается, как уже упоминалось, и для оксида титана. Кварц при измельчении образует на поверхности частиц тонкий аморфный слой, обладающий высокой химической активностью. Накопление дислокаций, кроме того, приводит к ускорению в материале диффузионных процессов. Важное значение при механической обработке твердофазных реагентов имеет постоянное обновление поверхности материала, которое проявляется, например, в реакции получения Ni( 0)4 из Ni и СО. [c.221]