Диффузия внутренняя диффузия

Влияние внутренней диффузии кратко обсуждалось в гл. 2, где было показано, что оно является наиболее важным ограничением производительности большинства пористых катализаторов, рабо-. тающих при умеренных температурах. В отличие от диффузии в газовой пленке, внутренняя диффузия не зависит от скорости газа вне гранул катализатора. С другой стороны, несомненно, она определяется объемом пор, их радиусом и размером гранул. [c.51]

Эффективность разделения с использованием молекулярных сит и гелей оценивают по двум критериям — относительному размеру разделяемых частиц и скорости диффузии. Разделяемую смесь обычно пропускают через колонку, заполненную зернами полимера, находящимися в среде разбавителя — газа или растворителя. Молекулы, которые из-за своего большого размера не могут проникнуть в поры или капилляры полимерного материала, движутся вместе с подвижной фазой и задерживаются только на внешних поверхностях отдельных частиц. Меньшие по размеру молекулы и ионы могут диффундировать как внутрь зерна полимера, так и в пространство между зернами. Степень внутренней диффузии зависит от размера, формы и природы маленьких частиц, поэтому скорость движения различных частиц снижается по-разному, что приводит к тому, что индивидуальные компоненты вымываются в виде отдельных зон. [c.472]

Представляет значительный практический и теоретический интерес исследование влияния на скорость внутренней диффузии — добавок, вводимых в уголь и образующих в объеме его пор отдельную раздробленную фазу. Обобщение результатов таких измерений позволит сделать вывод о характере и степени влияния пропиток на свойства угля как сорбента и как основы поглотителей. Действительно, если в процессе переноса адсорбата внутри зерна играет существенную роль молекулярная или объемная диффузия, то заполнение значительной части объема пор должно приводить к резкому уменьшению коэффициента внутренней диффузии. С другой стороны, если перенос осуществляется посредством поверхностной диффузии, то при этом возможно как уменьшение, так и увеличение скорости внутренней диффузии, в зависимости от характера изменения характеристической кривой и от того, [c.278]

Анализ данных табл. 3 показывает, что заполнение части объема пор угля металлической ртутью приводит к существенному увеличению О, в то время как величина а изменяется при этом мало. Из этого следует, прежде всего, что в переносе сорбированного вещества внутри зерна поверхностная диффузия играет определяющую роль, так как в случае молекулярной или объемной диффузии уменьшение объема пор в результате введения ртути должно было бы однозначно привести к уменьшению скорости диффузии. Увеличение О при заполнении пор угля ртутью связано, по-видимому, главным образом с изменением характеристической кривой, а именно с уменьшением адсорбционного потенциала. Введение в поры угля окислов металлов приводит к уменьшению коэффициента внутренней диффузии. В этом случае уменьшение скорости диффузии связано, вероятно, с увеличением энергетической неоднородности внутренней поверхности зерен угля, что иллюстрируется увеличением а для пропитанных углей. Таким образом, результаты опытов с пропиткой угля и с заполнением пор угля ртутью показывают принципиальную возможность изменения кинетических свойств угля, а дифференциальный метод измерения позволяет количественно оценить [c.279]

Данные, представленные на кривых / и 2, позволяют сравнить влияние увеличения на порядок сопротивления внешнему 5Ь и уменьшения на порядок сопротивления внутреннему Фа массопереносу. Наиболее существенное увеличение срока службы катализатора имеет место в условиях, для которых рассчитаны кривые 5 и 7. Первая из них получена для случая сильного влияния как внешней, так и внутренней диффузии, а вторая — сильного влияния внешней диффузии для обоих реагентов и внутренней диффузии для яда. Следует, однако, отметить, что увеличение сопротивления массопереносу снижает фактор эффективности. Поэтому для достижения требуемой общей конверсии в этом случае необходимо большее количество катализатора, а следовательно, больший размер реактора. Подчеркнем также, что все расчеты, результаты которых приведены на рис. 5.4, проведены в предположении использования катализатора с одной и той же загрузкой и активностью, при одинаковых температурах и концентрациях яда. [c.101]

Скорость процесса в целом определяется скоростью наиболее медленно протекающей стадии. Область, в которой скорость процесса определяется первой и пятой стадиями, называю областью внешней диффузии, область, в которой скорость процесса определяется второй и четвертой стадиями,— областью внутренней диффузии, область, в которой скорость процесса определяется третьей стадией, — кинетической областью. В области внешней диффузии концентрация 80-2 и Оз в объеме намного больше концентрации их у поверхности катализатора. В области внутренней диффузии концентрации этих реагентов в объеме газа и у наружной поверхности гранул катализатора близки по величине, а градиенты концентраций внутри пор значительны. В кинетической [c.211]

Наблюдаемое размазывание полос с понижением температуры вызывается не внешней продольной диффузией, а наличием внутренней диффузии. Действительно, как было показано в работе Туркельтауба, расширение полос практически не зависит от изменения температуры в силу того факта, что коэффициент продольной диффузии или мало меняется с температурой (в области молекулярной диффузии О ]/Г), или вообще не зависит от температуры (турбулентный режим) [4]. В случае внутренней диффузии эффективный коэффициент продольной диффузии обратно пропорционален коэффициенту внутренней диффузии. С понижением температуры уменьшается коэффициент внутренней диффузии, и тем самым ширина полосы увеличивается. [c.194]

Известно [1], что эффективный коэффициент внутренней диффузии различных веществ с увеличением размера нор линейно убывает. Однако при соизмеримости сорбируемых молекул с диаметром пор сорбентов имеет место наложение адсорбционных полей противоположных стенок пор, что приводит к увеличению эффективного коэффициента диффузии. [c.143]

Влияние содержания в растворе диоксана на коэффициенты внутренней диффузии ионов кобальта в катионите КУ-2 (Н+-форме), а также обычном активном и окисленном угле БАУ приведено на рисунке. Как видно из рисунка, при введении в раствор органического компонента коэффициенты внутренней диффузии кобальта в катионите КУ-2 умень шаются на 4—5 порядков по сравнению с водным раствором, тогда ка1 [c.212]

Итак, процесс сорбции на зерне сорбента складывается из трех моментов внешней диффузии, внутренней диффузии и собственно сорбции. [c.58]

Решение позволяет на основании опытных данных рассчитать константу скорости на поверхности, адсорбционную постоянную, Генри и эффективный коэффициент диффузии, а также оценить тормозящее влияние внешней диффузии, внутренней диффузии и адсорбции. [c.57]

Видно, что для частиц наибольшего размера весь процесс определяется внутренней диффузией адсорбция и внешнедиффузионное торможение, вместе взятые, вносят вклад, меньший 4%- Для частиц наименьшего размера влияние адсорбционных процессов и внешней диффузии существеннее. Однако внутренняя диффузия продол)жает играть главную роль. Особенно интересным является тот факт, что внешняя диффузия мало влияет на процессы переноса во всех рассмотренных случаях. Необходимо также отметить, что при больших скоростях потока ку должно возрастать, приводя к дальнейшему уменьшению роли внешней диффузии. [c.124]

Скорость адсорбции пара из потока воздуха одиночными зернами адсорбента или слоем толщиной в одно зерно зависит от ряда факторов скорости подвода вещества к слою, скорости внешней и внутренней диффузии, адсорбционной емкости адсорбента и др. Как уже отмечалось выше, при больших скоростях потока преобладающую роль играет внутренняя диффузия, при малых скоростях потока и мелком зернении адсорбента скорость адсорбции может определяться внешней диффузией или подводом вещества к слою. При некоторых средних условиях роль указанных выше факторов становится соизмеримой и скорость адсорбции может определяться одновременно различными стадиями процесса. [c.119]

Все эти факторы влияют на соотношение между и с ., но если это соотношение найдено, то скорость, реакции на поверхности г может быть представлена как функция не поверхностных концентраций с., а наблюдаемых концентраций в объеме жидкости или газа с. . Аналогичные рассуждения применимы к соотношению между температурой поверхности Г, влияющей па скорость реакции г, и температурой в объеме Т. Таким образом, всегда надо стремиться выразить j и Т через Т тл. сj. Можно сразу заметить, что наличие внутренней диффузии вносит в расчет большие усложнения, так как условия в различных точках внутри частицы будут различными, поэтому возникает необходимость в некотором методе усреднения. [c.121]

Мы уже убедились, что легче всего проводить исследование в тех случаях, когда одна из стадий протекает гораздо медленнее остальных и потому лимитирует скорость процесса. Однако мы рассматривали и случаи, когда две или больше стадий имеют сравнимые скорости. Так было в разделе VI.2, где учет взаимодействия стадий адсорбции, реакции и десорбции привел к кинетическому выражению (VI.20), и в упражнении VI.5, где было принято, что внешняя массопередача, адсорбция, десорбция и реакция идут со сравнимыми скоростями. Исследовали мы и взаимодействие процессов внутренней диффузии и реакции (раздел VI.4), получив наиболее простые результаты т] 1 и т) /2, в случае, когда одна из стадий была лимитирующей. [c.139]

Нетрудно также исследовать взаимодействие процессов внешней и внутренней диффузии. Рассмотрим для этого простейший случай реакции первого порядка на плоской пластине. Снова используем уравнение (VI.39) [c.139]

Исследовать внутреннюю диффузию нри конечной скорости адсорбции гораздо труднее, поскольку мы сразу же сталкиваемся с нелинейными дифференциальными уравнениями. Общий метод, описанный в конце предыдущего раздела, можно применить к решению уравнений с кинетическими зависимостями типа (VI.20). Получить какие-либо общие результаты здесь, однако, трудно, вследствие большого числа параметров, входящих в кинетическую зависимость, и необходимости численного интегрирования. [c.141]

Диффузия реактантов в поры катализатора (внутренняя диффузия), [c.96]

Для реакций в слое зернистого материала большое значение имеет диффузия реагентов в порах зерна, т. е. внутренняя диффузия. Влияние внутренней диффузии на скорость контактного процесса будет разобрано на стр. 284—289. [c.250]

Для внутренней диффузии введено понятие эффективного коэффициента диффузии Оз. Величина определяется следующим об- [c.284]

Уравнение (УП1-266) описывает изменение числа молей реагента А в единицу времени вследствие прохождения химической реакции на внутренней поверхности зерна, когда в результате внутренней диффузии концентрация этого реагента в зерне изменяется с уменьшением г/Яо в соответствии с уравнением (УП1-2б4). [c.287]

Если в зерне внутренняя диффузия отсутствует и концентрация реагента А на всей внутренней поверхности соответствует его концентрации на внешней поверхности катализатора Са , то изменение числа молей за время йх в результате прохождения химической реакции можно представить следующим образом [c.287]

Влияние внутренней диффузии на ход контактного процесса наблюдается, когда скорость этого процесса зависит от таких факторов, как, например, величина зерна или структура массы катализатора, с которой связано значение эффективного коэффициента диффузии. Во внутридиффузионной области концентрации реагентов на внутренней поверхности зерна отличаются от их концентраций внутри зерна. [c.289]

Для определения влияния внутренней диффузии на скорость контактного процесса нужно знать уравнение скорости в кинетической области и значения эффективного коэффициента диффузии Dg. Здесь коэффициент можно найти по результатам измерений скорости реакции на зернах разных грануляций либо рассчитать, если известны коэффициенты молекулярной или кнудсеновской диффузии и принята определенная модель внутренней структуры зерна (значения и тг). [c.289]

Внутренняя диффузия зависит от пористой структуры катализатора. По размерам поры условно делятся на три категории микро-поры диаметром менее 15 А, мезо-поры диаметром от 15 до 150 А и иакропоры диаметром более 150 А. Диаметр пор определяет внутреннюю диффузию. Основную долю общей поверхности многих катализаторов составляет внутренняя поверхность, поэтому именно на ней происходит большая часть взаимодействий и столкновений молекул реагентов. Структура пор весьма разнообразна, и в уравнение скорости внутренней диффузии входит фактор эффективности, учитывающий, насколько затруднена для реагентов диффузия в поры и из них. Однако во многих случаях не так важно знать величину константы скорости внутренней диффузии к, как выяснить, протекает ли реакция в основном на внешней поверхности катализатора или внутри пор, и определить последствия этого. Например, для последовательной реакции [c.10]

Несовершенства кристаллической решетки металла должны оказывать определенное влияние на проницаемость металлических мембран для водорода, так как возможными путями диффузии водорода через металл являются 1) междоузлия кристаллической решетки 2) границы зерен в поликристаллических образцах 3) несовершенства кристаллической решетки внутри зерен. Соотношение между этими видами диффузии устанавливается, очевидно, в каждом конкретном случае в зависимости от состояния металла и условий (температура, давление газообразного водорода вне металла или плотность тока, состав электролита и т. д.). Роль междоузлий и границ зерен в диффузии водорода через железо и сталь обсуждалась ранее (раздел 2.6). Нарушения кристаллической решетки (вакансии, дефекты упаковки, дислокации, малоугольные границы в блоках мозаики и т. д.), вызванные механической или термической обработкой металла, могут служить ловушками , коллекторами, для водорода. Это приводит к сильному торможению процесса диффузии водорода через металл [268—270]. Имеющиеся в настоящее время экспериментальные данные недостаточны для того, чтобы надежно разделить влияние на диффузию водорода внутренних напряжений, границ блоков мозаики, дислокаций, вакансий и других нарушений кристаллической решетки [259]. Решение этой задачи осложняется тем, что один тип дефектов непрерывным образом может трансформироваться (за счет количественных изменений) в другой. [c.84]

Совершенно новым подходом является применение сорбентов типа Ц,еллосорб, синтезированных в ИВС АН СССР. Этот сорбент представляет собой микродисперсные формы ионита, иммобилизованные в инертном пористом материале. Создание таких композиций дает возможность работать с частицами ионитов диаметром 5—10 мкм без ухудшения гидродинамических характеристик колонок, причем скорость ионного обмена возрастает и уменьшается время установления равновесия. Для иммобилизации используются такие пористые материалы, в которых коэффициенты диффузии ряда органических ионов приближаются по величине к коэффициентам диффузии этих ионов в жидкостях, а среднее время сорбции в частицах ионита микрометровых размеров мало даже при небольших коэффициентах диффузии (внутренней диффузии) в этом ионите. [c.191]

Для описания этих процессов предложены более детальные математические модели, учитывающие одновременно протекающие внешнюю и внутреннюю диффузию реагента и химическую реакцию нулевого порядка по твердому реагенту и первого порядка по жидкому [2, 3]. Твердое пористое вещество рассматривается как псев-догомогенный материал с неизменными геометрическими характеристиками. При решении уравцений модели вводится допущение, что равновесие наступает достаточно быстро, вследствие чего используется условие квазиста-ционарного состояния концентрационного профиля жидкого реагента по радиусу гранулы. Можно показать, что это справедливо для случая, когда скорость внутренней диффузии превышает скорость химической реакции. В других случаях будет происходить значительное изменение концентрационного профиля реагента во времени, поэтому надежность результатов, полученных по этой модели, сомнительна. [c.105]

В изложенной выше теории равновесной хроматографии были рассмотрены только те искажения хроматографической полосы (обострение фронта и растягивание тыла или наоборот), которые вызывались отклонениями ИзотермЫ распределения (адсорбции или растворения) от закона Генри. Но даже н при соблюдении закона Генри хроматографическая полоса при движении вдоль колонки должна размываться. Это происходит вследствие продольной диффузии (вдоль и навстречу потока газа) молекул компонентов газовой смеси, переноса и диффузии их вокруг зерен насадки, а также диффузии в поры (так называемой внутренней диффузии). Кроме этого, молекулы компонента смеси, попавшие в неподвижную фазу, должны отставать от его молекул, переносимых в потоке газа, вследствие конечной скорости адсорбции и десорбции на твердой или жидкой поверхности, наличия поверхностной диффузии (вдвль поверхности), а в случае газо-жидкостной хроматографии еще и вследствие диффузии (поперечной и продольной) внутри неподвижной жидкой пленки, а также ввиду адсорбции и десорбции на носителе неподвижной жидкости. Все эти разнообразные диффузионные и кинетические явления приводят к тому, что в отношении элементарных процессов удерживания в неподвижной фазе и возвращениа..л- [c.539]

Если коэффициент диффузии иона в ионите не слишком мал, то в растворах средних концентраций особенно при большом значении коэффициента сорбции, обычно существенна как внутренняя диффузия в зернах ионита, так и внешняя диффузия. В случае органических ионйтоз для одйовалекткых ионов внешняя диффузия играет определяющую роль обычно при концентрациях внешнего раствора менее 0,1н. Недавно в работе /V показано, что коэффициенты диффузии стронция и цезия в N3 -форме вермикулита равны соответственно 1,6 10 и 0,9 10" см /сек, при этом внешняя и внутренняя диффузия были соизмеримы. Следует, однако, отметить, что анализ экспериментальных данных на основании решения уравнения диффузии при учете как внутренней, так и внешней диффузии из-за громоздкости теоретических выражений затруднителен. Поэтому практически не было возможности точно измерять коэффициенты диффузии ионов в ионите, когда зерна ионита окружены раствором низкой концентрации. О возможности такого рода измерений мы будем говорить ниже. [c.40]

Входящая сюда величина 8g является фунмщей скорости потока. Если 1> определяющая роль принадлежит внутренней диффузии, при 1 — внешней диффузии, Ро 1 соответствует смешанному случаю. Из выражения (13.11) видно, что внутренняя диффузия играет доминирующую роль, если размер частиц сорбента велик, а коэффициент сорбции у и коэффициент диффузии в сорбенте В . малы. Напротив, внешняя диффузия особенно существенна для малых частиц и при больших значениях коэффициентов сорбции у. [c.66]

Выше были рассмотрены процессы, в которых скорость ионообменной реакции определяется или внешней, или внутренней диффузией, и упомянуты некоторые условия проявления каждого из названных механизмов. Очевидно, однако, что на практике весьма (если не наиболее) часто реализуются условия, нри которых одновременно имеют значение как внешняя, так и внутренняя диффузия (например, растворы концентрации от 0,1 до 0,001 М). Кинетику процесса в таких условиях впервые рассмотрели Бойд, Адамсон, Майерс [52], которые экспериментально показали, что в указанном интервале концентраций скорость обмена меньше, чем скорость, рассчитанная по одному из названных механизмов. Авторы объясн1 ли [c.104]

В тех случаях, когда скорости гетерогенных химических реакций, проводимых на твердых катализаторах, лимитируются диффузией реагируюищх веществ к зоне реакции, часто оказывается целесообразным применять тонко измельченные катализаторы для ускорения внутренней диффузии и создавать интенсивное перемешивание в зоне реакции с целью увеличения скорости внешней диффузии. Для систем жидкость — жидкость скорость реакции может лимитироваться диффузией молекул из объема к поверхности раздела фаз и через пограничный слой. Для интенсификации процесса в системах жидкость — жидкость увеличивают поверхность фазового контакта реагирующих веществ путем увеличения их степени дисперсности и интенсивного перемешивания. [c.273]

Вопросы, рассматриваемые в этой главе, излагаются более подробно и на более высоком уровне в книге Петерсена Анализ химических реакций (см. библиографию, стр. 147). Здесь мы сможем только обсудить простейшие случаи и указать их связь с обш,ей проблемой анализа химических реакторов. В предыдущих главах для описания процесса мы нсио.тхьзовали функцию г (I, Т), которая определяет скорость-реакции в единице объема реактора. Применение этой функции, безусловно, оправдано в случае гомогенного процесса. Однако было бы желательно сохранить тот же способ описания и при расчете гетерогенных процессов, таких, как каталитические газофазные реакции в неподвижном слое таблетированного катализатора. В разделе VI. обсуждаются связанные с этим вопросом трудности и ограничения. Многих затруднений можно избежать, введя понятие об определяющей стадии (раздел VI.2). В последующих разделах будут исследованы некоторые характеристики процессов адсорбции (раздел VI. 2), внешней массопередачн (раздел VI.3) и внутренней диффузии (раздел VI.4). Затем мы постараемся обобщить эти явления (раздел VI.5) и вкратце остановимся на некоторых эффектах, связанных с конечной скоростью теплопередачи (раздел VI.6). Структура главы показана на рис. VI. . [c.119]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология