Скорость диффузии фильтрования

Капиллярно-адсорбционный метод, или, как его называют, капельный анализ , основан на использовании для целей анализа капиллярных и адсорбционных явлений в волокнах фильтровальной бумаги. Так как адсорбция волокнами фильтровальной бумаги, а также скорость диффузии по капиллярам различных ионов неодинаковы, то при нанесении капли раствора на фильтровальную бумагу происходит накопление и разделение ионов по концентрическим зонам, где те или другие ионы затем могут быть обнаружены чувствительными и специфическими реакциями. Белый цвет бумаги дает возможность легко замечать цветные продукты реакции. Если образующееся вещество мало растворимо, оно задерживается в капиллярах бумаги в виде пятна, растворимые же продукты двигаются дальше. Поэтому при выполнении капельных реакций, ведущих к образованию осадка, происходит одновременно и процесс фильтрования, при котором фильтрат собирается вокруг пятна, образованного осадком. В случае необходимости в этой краевой зоне ноны могут быть открыты прибавлением надлежащих реактивов. Это ценное свойство фильтровальной бумаги позволяет в не- [c.50]

Насыщение внутренней поверхности мембраны по отношению к радиоактивному изотопу, находящемуся в растворе в микроконцентрациях, достигается при ультрафильтрации быстрее, чем при диализе. Это связано с тем, что при диализе скорость проникновения ионов радиоактивного изотопа в глубь мембраны определяется скоростью диффузии, а при ультрафильтрации — скоростью фильтрования, которая значительно выше первой. Однако экспериментальные данные, полученные в лаборатории автора, пока- [c.61]

Технологические процессы в химическом производстве включают в себя, помимо проведения реакций, как механические и гидродинамические операции (измельчение, сортировка, подача сырья в реакционный аппарат, удаление из него и транспортировка в другие аппараты продуктов реакции, фильтрование, промывка), так и физико-химические (растворение, поглощение или конденсация газа, извлечение (экстракция), перегонка и ректификация). При проведении химической реакции исходные вещества должны достигнуть (в результате диффузии) зоны реакции, а продукты реакции удалиться йз нее. Если скорость диффузии меньше скорости самой реакции, то она определяет скорость превращения говорят, что такая реакция протекает в диффузионной области (и это снижает производительность), а в случае обратного соотношения — в кинетической, так как она определяется только кинетикой ее. Для достижения этого применяют более интенсивную подачу и перемешивание, что ускоряет диффузию. Большинство реакций в настоящее время каталитические. Открытие и применение более активного катализатора не только повышает производительность, но и позволяет (для экзотермических реакций) снизить температуру, а нередко и давление и, кроме того, увеличить выход продукта. [c.11]

Данные, приведенные в табл, 12, свидетельствуют о незначительном влиянии скорости фильтрования ацетона на степень десорбции стандартного эмульгатора из активированного угля. Эта практическая независимость скорости десорбции от интенсивности промывания слоя угля экстрагентом обусловлена небольшой скоростью диффузии ионов эмульгатора в порах угля по направлению к внешней поверхности его зерен, т. е. внутридиффузионным механизмом кинетики десорбции из микропористых адсорбентов. [c.77]

При одинаковом использовании динамической обменной емкости ионитов ионообменный фильтр работает до остановки на регенерацию тем дольше, чем больше высота слоя ионообменного материала. Увеличение межрегенерационного периода до определенной степени может компенсировать возрастание затрат на установку больших ионообменных фильтров. Это и определяет оптимальную частоту регенерации ионообменных установок. В большинстве случаев скорость фильтрования воды через ионообменные смолы принимают в пределах 6—15 м/ч. Однако верхняя граница скорости зависит от допустимого значения потерь динамического напора при фильтровании, а не от скорости самого ионного обмена, которая определяется скоростью диффузии обменивающихся ионов из воды к поверхности зерен и диффузии в толще самого зерна. [c.42]

Производительность фильтровальной установки зависит в первую очередь от площади фильтрующей ткани. Согласно теории фильтрования, если основным механизмом улавливания частиц является диффузия, скорость прохождения газов должна быть невысока. Если же улавливание частиц осуществляется путем инерционного столкновения и перехватывания, необходима высокая скорость газа. [c.359]

Волокнистые фильтры подразделяют на 1) низкоскоростные с волокнами диаметром 5—20 мкм улавливание суб-микронных частиц происходит в результате броуновской диффузии и эффекта зацепления, причем эффективность процесса увеличивается с уменьшением скорости фильтрования, размера частиц и диаметра волокон 2) высокоскоростные с волокнами диаметром 20—100 мкм для выделения из газа частнц крупнее 1 мкм эффективность процесса к-рый основан на инерционном осаждении, возрастает с уве личением размера частиц и скорости фильтрования до опре деленной (критической) величины (обычно 1—2,5 м/с), при большей скорости начинается вторичный унос брызг уловленной жидкости из слоя в виде крупных капель [c.600]

В случае очень мелких частиц, когда скорость фильтрования газа пренебрежимо мала, коэффициент массоотдачи от малого сферического тела с1т й можно найти, исходя из предельного соотношения для массообмена сферы с неподвижным газом = 2. Окружающие тело инертные частицы слоя затрудняют диффузию вещества в газе. Ориентировочно можно положить, что ухудшение массопереноса в слое по сравнению с процессом в чистом газе пропорционально доле объема, занимаемой частицами (1—е) 0,5. В результате для очень мелких частиц получим л 1. По аналогии с теплообменом интерполяционную формулу для расчета массоотдачи от малого тела с1т = с1 к КС в широком диапазоне диаметров частиц запишем в виде [c.117]

Применяя катализаторы в жидкой фазе, следует иметь в виду, что скорость некаталитических реакций в расчете на единицу реакционного объема в жидкостях в 10 —10 раз больше, чем в газах, а коэффициент молекулярной диффузии в 10 —10 раз меньше, чем в газах. Поэтому эффективность применения катализаторов в жидкой фазе 1см. уравнение (1.16)1 меньше, чем в газовой. Применение катализаторов в жидкой фазе необходимо сопровождать интенсивным перемешиванием для снятия внешнедиффузионных торможений. Мелкопористые катализаторы неэффективны из-за сильного увеличения вязкости жидкостей в порах и соответствующего снижения коэффициента диффузии [см. уравнение (1.12)1. Для увеличения поверхности контакта в жидкой среде целесообразно применять мелкодисперсные непористые катализаторы, однако при этом ухудшаются условия выделения катализатора (отстаивание, фильтрование, центрифугирование) из жидкой массы после каталитического реактора. [c.48]

Поскольку сорбционные фильтры работают при больших скоростях фильтрования у, величина диффузии в направлении фильтрования в выражении (1.119) не учитывается. [c.70]

Зависимость скорости фильтрования суспензии от содержания смол в петролатуме (рис. 3.6) носит экстремальный характер, причем максимум кривой независимо от природы исходной нефти лежит в области концентраций смол 0,4-0,7%. В малых концентрациях смолы тормозят возникновение зародышей кристаллов и не влияют на рост уже образовавшихся кристаллов. При этом число центров кристаллизации уменьшается, что приводит к образованию более крупных кристаллов, чем в отсутствие смол, легко отделяемых от жидкой фазы. При увеличении концентрации смол происходит блокировка их молекулами ребер растущих кристаллов твердых углеводородов, которая затрудняет диффузию к ним кристаллизующихся компонентов, в результате чего возникают дополнительные центры кристаллизации. При таком ходе процесса кристаллообразования в итоге получаются мелкие кристаллы, и скорость фильтрования снижается. Следовательно, при получении церезинов с заданными свойствами, кроме определения потенциального содержания углеводородов, различных по температуре плавления, необходимо учитывать и содержание смол. [c.112]

В общем случае процесс выделения частиц примесей из воды при фильтровании состоит из трех стадий переноса частиц из потока воды на поверхность фильтрующего материала, закрепления их на поверхности зерен и в щелях между ними и отрыва частиц с переходом их обратно в поток воды. Перенос частиц на поверхность фильтрующего материала зависит как от характеристик частиц и слоя (размеров, плотности, формы, поверхностных свойств), так и от гидродинамики потока воды. Основную роль в переносе частиц играют явления инерции и диффузии. Удержание частиц поверхностью фильтрующего материала происходит в результате как адгезии, так и механического задержания частиц в щелях, образующихся в точках контактов зерен слоя. Адгезия частиц обусловлена в основном действием межмолеку-лярных сил Ван-дер-Ваальса. Прилипающие частицы заполняют поры между зернами слоя, при этом сужается сечение для прохода воды и повышается гидравлическое сопротивление слоя. При постоянном расходе воды это приводит к росту перепада давления и увеличению скорости воды в порах, что способствует увеличению срыва уловленных частиц. Так как процессы захвата и срыва частиц происходят одновременно, то в какой-то момент времени устанавливается динамическое равновесие между этими процессами сначала на первых участках слоя по ходу воды. Эти участки слоя перестают поглощать примеси (насыщаются). Постепенно процесс насыщения распространяется в глубь слоя, и в определенный момент концентрация примеси в фильтрате начинает повышаться. Время работы фильтра от начала пропуска воды до момента проскока примеси (до заданной ее концентрации в фильтрате) называется временем защитного действия фильтра Тз.д. Количество удержанных примесей за это время, отнесенное к объему слоя, составляет его рабочую емкость Е- . Емкость и Тз.д фильтрующего слоя зависят от крупности зерен слоя, их формы, природы материала слоя, скорости потока воды, начальной концентрации примеси в воде, вы- [c.50]

Существенно различаются коэффициенты диффузии в жидких и газообразных средах. В водных средах коэффициенты диффузии растворенных веществ равны примерно 10 см /с, а в газовых средах— 10 см /с. При фильтровании жидкости через слой адсорбента возможно образование застойных зон (особенно при ламинарном режиме течения), что приводит к увеличению времени, необходимого для установления постоянной скорости продвижения фронта адсорбционной волны. [c.121]

Динамическая емкость угля до проскока ПАВ в фильтрат аа также зависит, разумеется, от скорости фильтрования раствора, если внешняя диффузия определяет общую скорость массопередачи. Эта зависимость передается эмпирической формулой [c.116]

СТН адсорбции или, как это часто формулируется, устанавливается постоянная скорость движения фронта адсорбционной волны вдоль слоя адсорбента. Следовательно, Lo меньше 22 см, но больше II см. Различие в формах выходных кривых 3 и 4 указывает на то, что изменение скорости фильтрования в этих пределах (0,6—0,4 м м -ч) отражается на скорости адсорбции. Это возможно тогда, когда общая скорость массопередачи в значительной степени лимитируется скоростью внешней диффузии мицелл ПАВ из объема раствора к поверхности зерна адсорбента. В таких условиях, когда общая скорость процесса определяется скоростью внешней диффузии, длина работающего слоя ( о) также должна зависеть от скорости фильтрования (У). Эта зависимость выражается соотношением [c.71]

Наиболее распространенная упрощенная модель процесса непрерывного химического взаимодействия в неподвижном слое зернистого катализатора основана на предположении о равенстве температуры и концентрации целевого компонента в частицах катализатора и в сплошной среде (Г =/, С = С/). Градиенты концентрации и температуры внутри частиц считаются пренебрежимо малыми. Таким образом, эти существенные упрощения исключают из анализа процессы тепло- и массообмена внутри зерен пористого катализатора. Скорость реакции считается функцией локальных значений концентрации и температуры квазигомогенного континуума. Пренебрежение внутренними термическим и диффузионным сопротивлениями зерен катализатора тем более справедливо, чем меньше диаметр частиц и чем выше значения коэффициентов диффузии и теплопроводности катализатора. Принимается режим вытеснения при фильтровании сплошной среды через слой с равномерной скоростью и, не зависящей от радиуса слоя г. Учитывается квазидиффузионный перенос массы и теплоты в поперечном направлении слоя цилиндрической формы. Такие предположения приводят к следующей системе дифференциальных уравнений второго порядка [c.164]

Ранее [10] было установлено, что в условиях медленного фильтрования кинетика ионообменной сорбции микроколичеств цезия лимитируется скоростью пленочной диффузии. Как будет показано далее, при обработке полученных результатов можно пренебречь влиянием продольной диффузии. Поэтому в работе использовалось асимптотическое решение, предложенное О. М. Тодесом и В. В. Рачинским [И] для случая изотопного обмена без учета продольной диффузии. [c.84]

На скорость обмена ионов наряду со структурой ионита и видом ионообменных групп оказывает влияние также зернение обменника. Значение этого фактора иногда переоценивается, но иногда также и недооценивается. При практических и научных работах, в которых применяются ионообменные сорбенты, оказываются важными наряду с величиной зерна фильтрующего материала также такие факторы, как размеры фильтра, характеристика фильтрующей колонны. Поперечное сечение и высота фильтра должны быть согласованы, как известно, с размерами зерна. Для узких колонок, которые, как правило, используются в научных опытах, нужно выбирать более мелкое зернение, чем это принято обычно для больших и технических фильтров. Для того чтобы избежать помех при фильтровании, пылевидный материал необходимо удалять промывкой или взрыхлением. Для технических колонн нижняя граница зернения приблизительно 0,3—0,5 мм. При слишком грубом зерне ( 3 мм) разделение на фильтре неудовлетворительное, так как при больших объемах пропускаемого раствора на процесс обмена начинает заметно влиять диффузия внутри зерна. [c.297]

На первой и второй стадиях промывки, зависящих от гидроди-замических условий, на время нромывки влияет скорость прохо-кдения промывной жидкости через слой осадка (фильтрования). Если же степень промывки должна быть высокой и должна заканчиваться в диффузионной области, то скорость пропускания жидкости ало влияет на длительность третьей стадии, так как она определяется скоростью диффузии солей. [c.135]

При данной объемной доле дисперсной фазы поверхность, необходимая для извлечения частиц нз дисперсионной среды, пропорциональна росту 5о дисперсии и оказывается непомерно большой для субмикронных частиц. Поэтому применение для них флотации и фильтрования без вспомогательного агрегирования частиц не технологично. А для частиц микронного размера броуновская диффузия недостаточно интенсивна. Переноса частиц микронного размера на поверхность гранул фильтра или пузырьков воздуха добиваются за счет течения жидкости, и в основе безре-агентного применения флотации и фильтрования лежит ортокинетическая гетерокоагуляция, происходящая при сближении частиц вследствие различия скоростей движения. [c.335]

Диализ [121] и ультрафильтрация [122] основаны на применении в качестве полупроницаемого барьера тонкой мембраны (например, из ацетата целлюлозы — целлофана), имеющей поры диаметром 1—10 нм (чаще всего 5 нм). Малые молекулы такая мембрана пропускает, а крупные задерживает. Диализ определяется диффузией, и его можно ускорить перемешиванием раствора, а скорость фильтрования зависит от разности давлений по разные стороны мембраны. Более сложный характер имеет гель-фильтрация [123]. Колонку наполняют материалом типа декстрана с большим числом поперечных сшивок (сефадекс ) . обычно он имеет вид спрессованных мягких шариков. Шарик представляет собой трехмерную сеть из углеводных цепей (рис. 2-18). Пространство между цепями (оно зависит от числа сшивок, образующихся в геле при его химической обработке) недостаточно для проникновения туда крупных молекул, но в нем вполне могут задерживаться малые молекулы. При пропускании через такую колонку смеси разных моле- [c.162]

Несмотря на ряд теоретических исследований в этой области, практика не располагает в настоящее время достаточно надежными, точными и удобными для пользования расчетными уравнениями промывки. I I . Промывку нельзя рассматривать как чисто гидродинамический процесс. Такое р ассмотрение без анализа характера кри- вых промывки и структуры осадка может привести к серьезным погрешностям в расчете и выборе оптимальных режимов процесса. Правильнее считать промывку диффузионным процессом, протекающим в опреде ленной гидродинамической обстановке. Но В связи с тем,, что количество вымываемого вещества, выносимого в результате гидродинамического механизма эо время первого пёриода процесса, во много раз больше, чем под действием диффузии расчет процесса в первом периоде можно вести, исходя, из скорости течения промывной жидкости, с учетом структуры осадка, пренебрегая диффузионными процессами. 1 Однако прежде чем рассчитывать процесс какимглибо мето- дом, нужно тщательно проанализировать характер кривых про- мывки и подобрать режимы фильтрования, и промывки, обеспечивающие такие скорости течения промывной жидкости, при которых наблюдается минимальное , разрушение структуры осадка. [c.62]

Указано, что основные процессы фильтрования описываются о бщим законом, по которому скорость процесса определяется отношением движущей силы к сопротивлению [459]. Введено понятие крэффицнента фильтруемостй, соответствующего коэффициентам вязкости, теплопроводности и диффузии. Дан расчет образования [c.375]

В обширном исследовании волокнистых фильтров для кондиционирования воздуха (в авиации) было найдено , что основными параметрами являются инерция, диффузия и пересечение. Изучались три аэрозоля. Два из них были составлены из сравнительно однородных сферических частиц (диаметр соответственно 0,3 и 1,4 мкм) переохлажденной жидкости. Третьим был гетерогенный твердый аэрозоль, с усредненным диаметром частиц 1,2 мкм. Применялись стеклянные и вольфрамовые волокна диаметром от 3 до 30 мкм. Скорость фильтрования находилась в пределах 0,09— 30 л/сек. Для чистой незагруженной набивки экспёри-ментальные данные сравнивались с теоретическими. Данные по эффективности извлечения для жидких аэрозолей хорошо совпадали с расчетными даже при высокой скорости (21 м1сек), когда была достигнута эффективность 98% при незагруженной набивке. Данные по твердому аэрозолю сравнимы с данными по жидким аэрозолям при скоростях <0,3 лс/сек. В случае более высоких скоростей эффективность была значительно ниже ожидаемой (для незагруженной набивки и скорости >3 Mj eK преобладала эффективность 20%). Это, очевидно, было следствием разрыва слоя твердых частиц, прилипших к фильтру. Когда набивка оказывалась загруженной частицами, эффективность извлечения и перепад давления возрастали. Расчет показывает, что фильтр, имеющий в незагруженном состоянии эффективность 57% и установленный для работы на жидком аэрозоле, будет иметь среднюю эффективность 98 /о из-за фильтрующего действия уловленного аэрозоля. [c.327]

Для улавливания высокодисперсных аэрозолей с эффекгавностью не менее 99 % но наиболее проникающим частицам (с размерами 0,05-0,5 мкм) применяют фильтрующие материалы в виде тонких листов или объемных слоев из тонких или ультратонких волокон (диаметром 0,1-1 мкм). Улавливание частиц в фильтрах тонкой очистки происходит в основном за счет броуновской диффузии и эффекта касания. Скорость фильтрования в них составляет 0,01-0,15 м/с аэродинамическое сопротивление фильтров не превышает 1500 Па. [c.128]

Кривые, описывающие нарастание концентрации растворенного вещества в фильтрате, прошедшем через слой адсорбента, называются выходными кривыми адсорбции. Они, естественно, являются зеркальным отображением распределения адсорбированного вещества вдоль слоя адсорбента. Такие выходные кривые , полученные при адсорбции активным углем АГ-3 анионного ПАВ — стандартного эмульгатора каучука из сточной воды црои.чводства одного из видов синтетического каучука, представлены на рис. 55. Кривые 1, 2, 3 получены при длинах слоя угля в колонне 11, 22 а 33 ом при скорости фильтрования 0,6 м м- ч кривая 4 — при фильтровании сточной воды со скоростью 0,4 м- м- ч через слой угля также длиной 33 см. Легко видеть, что кривая 3 воспроизводит кривую 2 и совмещается с ней при смещении по оси абсцисс, т. е. при длине слоя более 22 см устанавливаются постоянные условия скорости адсорбции или, как это часто формулируется, устанавливается постоянная скорость движения фронта адсорбционной волны вдоль слоя адсорбента. Следовательно, С 22 см, но более 11 см. Различие в формах выходных кривых Зтл4 указывает на то, что изменение скорости фильтрования в этих пределах (от 0,6 до 0,4 м /м ч) отражаете на скорости адсорбции. Это возможно тогда, когда общая ско рость массопередачи лимитируется в заметной степени скоростью внешней диффузии мицелл ПАВ из объема раствора к поверхности [c.115]

На данном этапе биохимических исследоваии11, когда перед множеством исследователей стоит задача фракционирования сложных смесей веществ, вызывает удивление тот факт, что мембраны, обладающие свойствами молекулярных сит, до снх пор так мало использовались в работе. Физико-химические закономерности, управляющие скоростями движения растворенных веществ через полупроницаемые мембраны путем свободной диффузии или под влиянием электрического поля, полностью не выяснены однако новейшие успехи в этой области привели к интересным выводам, которые имеют большое практическое значение. Ниже мы рассмотрим некоторые полезные практические приемы, а также многообещающие перспективы фильтрования через гель. [c.213]

Состояние равновесия в сорбционной системе является предельным случаем. Как правило, процессы сорбции протекают в неравновесных условиях. Неравновесность в системе приводит к перераспределению вещества в пространстве и времени. Кинетика сорбцип онпсывает массоперенос в фазах и между фазами, а также факторы, влияющие на него. Основные составляющие массо-переноса — это конвекция и диффузия. Кроме того, в ряде случаев необходим учет конечных скоростей химических реакций, а также электростатического взаимодействия сорбируемых частиц и сорбента, которые могут нести электрический заряд, например в случае ионного обмена или при фильтровании суспензий. Особенностью конвективного массопереноса является сложная гидродинамическая структура потока. Поскольку задача течения вязкой жидкости в пористом слое глобулярной структуры не решена, основным инструментом математического описания кинетики сорбции будет феноменологический подход. Исследованиям в области кинетики сорбции посвящены, например, монографии [2, 4, 5]. [c.5]

Зроуновское движение частиц в процессах фильтрования жидких сред с микрочастицами обычно не учитывается, так как проходимый при броуновской диффузии путь частиц размером около 0,1 мкм составляет не более 5 % (чаще не более 1—2 7о), а частиц размером 1 мкм и более — менее 1 % от среднего пути объемного потока жидкости за время фильтрования жидкости в материале при принятых обычно скоростях фильтрования. Иная картина наблюдается при очистке аэрозолей от микрочастиц, когда диффузионная составляющая является одной из главных в механизме задержания. [c.176]

При более низких температурах и при использовании толстых образцов характер зависимости скорости разложения от степени превращения изменяется за счет диффузии мономера. При 200—425 °С количество выделяющихся газообразных продуктов так мало, что не удается полностью идентифицировать их. При 300°С потеря массы ПТФЭ составляет всего 0,0002%/ч, нагревание при 390 °С не дает больших потерь массы в течение многих часов. Заметные изменения наблюдаются, при 425°С (0,1 %/ч). Выше 425°С ПТФЭ начинает разлагаться более быстро в основном с получением ТФЭ, содержащего вышеуказанные примеси. При 450 °С выделяются газы, состав которых полностью не определен. Токсичность этих продуктов может быть значительно уменьшена их фильтрованием или пиролизом ПТФЭ в азоте. [c.44]

На рис. 5 показано влияние концентрации раствора хлористого натрия, а на рис. 6 — хлористого магния в присутствии хлористого натрия на изменение коэффициента р. Как видно из этих рисунков, влияние концентрации электролита при малых скоростях фильтрования на толщину неподвижной пленки незначвтельно и уменьшение Р связано с уменьшением коэффициента диффузии иона цезия. Полученные значения р можно сравнить с кинетическим коэффициентом Е [10]. Простые рассуждения приводят к зависимости Л == рл. 3 Действительно, в случае сорбции микро- [c.88]

Используя значения коэффициентов распределения и коэффициентов диффузии, был проведен расче- процесса элюирования церия молочной кислотой при следующих условиях. Высота слоя сорбента составляла 72 см, диаметр слоя — 0,65 см. Использовалась фракция КУ-2 зернения НО—160 меш (средний радиус набухшего зерна г = 0,0061 см). Элюирование радиоцерия проводилось 0,25 М раствором молочной кислоты, рП 3,28. Содержание Na l в растворе —0,5 М. Скорость фильтрования раствора поддерживалась равной 0,83 mImuh. [c.100]