Адсорбция, сопротивление массопереносу

Из полученных результатов следует, что скорость адсорбции почти не зависит от размера гранул адсорбента. Более того, с увеличением размера гранул скорость процесса несколько возрастает. Это свидетельствует о пренебрежимом вкладе в кинетику адсорбции сопротивления массопереносу в транспортных порах. [c.114]

Общепринятой моделью динамики адсорбции в неподвижном слое является модель фронтальной отработки слоя адсорбента [3]. После насыщения лобового слоя адсорбция вещества из потока в нем прекращается, и поток проходит этот участок без изменения концентрации. Время работы слоя до насыщения лобового участка принято называть периодом формирования фронта адсорбции. После этого начинается второй период, для которого характерна неизменная форма выходной кривой. Концентрационный фронт перемещается с постоянной скоростью вдоль слоя, что указывает на стационарный режим процесса. При этом существует область, называемая работающим слоем или зоной массопередачи, в которой концентрация падает от начальной практически до нулевой. Наличие такой зоны свидетельствует о существовании внутри- и внешнедиффузионного сопротивлений массопереносу. Инженерные методы расчета, допускающие существование стационарного фронта, широко применяются на практике. Для расчета адсорбционного аппарата в этом случае используют уравнение, описывающее время защитного действия слоя в зависимости от его длины, и общий закон массопередачи в слое. [c.69]

Отметим, что на скорость переноса при экстракции оказывают влияние также даже незначительные примеси поверхностно-активных веществ на поверхности контакта фаз, которые способны подавлять деформацию капель и циркуляцию в них жидкости. Таким образом, адсорбция поверхностно-активных веществ на поверхности капель приводит к созданию дополнительного сопротивления массопереносу на границе раздела фаз. Все эти обстоятельства не учитываются в приведенных выше уравнениях (18.13)-(18.15) и др. Поэтому чаще скорость процесса в экстракционных аппаратах рассчитывают по эмпирическим уравнениям, которые приведены в справочной литературе. [c.153]

В работе [1] приведены кинетические кривые, полученные численным решением соответствующих уравнений кинетики адсорбции для адсорбентов с бидисперсной пористой структурой, и показывающие влияние pas личных факторов (относительной адсорбционной емкости микропор и транспортных пор /a, отношения диффузионных времен релаксации в микропорах и транспортных порах а) на характер кинетических кривых. Анализ кинетической кривой для случая, когда адсорбционной емкостью транспортных пор можно пренебречь ( /a = ЮО), а вклады сопротивлений массопереносу в микропорах и транспортных порах сравнимы (а =1), показывает, что отношение времен достижения относительных величин адсорбции у = 0,2 и 7 = 0,7 к времени достижения половинного заполнения (у = 0,5) составляет соответственно 0,066 и 2,30. [c.323]

Рис. 4.8. Концентрация адсорбтива на выходе из неподвижного слоя адсорбента /—предельный случай отсутствия кинетических сопротивлений и ступенчатой изотермы 3 —реальная изотерма адсорбции и наличие кинетических сопротивлений массопереносу

Если дополнительно пренебречь суммарным сопротивлением массопереносу и продольным перемешиванием в потоке газа, то система (4.42) — (4.46) упрощается до уравнений изотерми--ческой равновесной адсорбции [c.218]

Численные расчеты на базе системы уравнений (9.21)-(9.25) показывают, что при малых значениях начальной концентрации адсорбтива в газовом потоке Сд и при небольших величинах удельной теплоты адсорбции а также при больших величинах расходной теплоемкости газового потока ери , Дж/(м с) тепловыделение вследствие адсорбции оказывается пренебрежимо малым и процесс можно считать происходящим практически при неизменной температуре, равной температуре исходного потока-носителя. Если в условиях, обеспечивающих изотер-мичность процесса, дополнительно предположить отсутствие суммарного сопротивления массопереносу (1/Ро —> 0) и эффекта продольного перемешивания (В = X = 0), то система уравнений (9.21)-(9.25) упрощается до двух уравнений так называемой равновесной адсорбции в неподвижном слое адсорбента [c.529]

При изучении кинетики изотермической адсорбции бипористыми адсорбентами для определения коэффициентов диффузии из экспериментальных данных часто применяют метод статистических моментов [6]. В случае линейных изотерм адсорбции моменты кинетических кривых связаны с коэффициентами диффузии в адсорбирующих и транспортных порах простыми аналитическими соотношениями. Выражения для моментов кинетических кривых получены также для моделей, рассматривающих перенос в транспортных порах бипористого адсорбента и конечную скорость рассеивания теплоты адсорбции, внутрикристаллическую диффузию и рассеивание теплоты адсорбции, а также сопротивление массопереносу па границе кристаллов и рассеивание теплоты адсорбции И, 4, 5]. Практическое вычисление момента к-го порядка сводится к определению площади фигуры над кинетической кривой в координатах т [Щ—4, где 7 (i) — кинетическая кривая. [c.97]

По аналогии процессов массопередачи процессам теплопередачи можно представить общее сопротивление массопереносу при адсорбции как сумму отдельных сопротивлений внешнего [c.191]

Член С связывает неравновесность, возникающую из-за сопротивления массопереносу в неподвижной и подвижной фазах. Может существовать ряд форм сопротивления массопереносу [7] (например, медленная диффузия в неподвижной жидкой фазе, медленная адсорбция или десорбция с поверхности). [c.24]

Такой случай наблюдается, например, при изучении кинетики адсорбции нормальных парафиновых углеводородов Сд—Сд из потока азота и гелия формованными цеолитами КаХ и СаА [22] и паров воды цеолитами КаХ [23]. При этом относительная роль сопротивления массопереносу в транспортных порах гранулы адсорбента и в микропорах кристаллов может изменяться при варьировании условий опытов. Так, при изучении само диффузии двуокиси углерода в гранулах цеолита 5А в интервале температур от — 25 до - 25°С роль диффузии в кристаллах возрастала при уменьшении температуры [4]. Изучение диффузии нормальных углеводородов С1— 4 в а-и Н-морденитах [6] показало, что во всех опытах наблюдается смешанный механизм переноса и соотношение между сопротивлением в транспортных порах и микропорах изменяется в зависимости от температуры опыта (127 209°С) и размеров гранул цеолитов (0,09—0,16 см). [c.165]

Рис. VII-2. Различные типы сопротивления массопереносу через мембраны забивание пор (Лр), адсорбция (Ra), мембрана (Rm), образование гелевого слоя (Лд), концентрационная поляризация (Rep)-

Уравнения (П1.92)—(111.94), справедливые прн бесконечных скоростях массопереноса, дают возможность найти предельные параметры процесса. Их применяют также для быстрого определения ориентировочных значений высоты слоев и длительности стадий адсорбции и десорбции, а также для приближенного расчета массообменных процессов с неподвижным слоем твердой фазы в тех случаях, когда нет данных для расчета внутреннего сопротивления. Более точный расчет требует учета скоростей массопереноса. [c.69]

Обратим внимание на следующий факт в формуле (2.1.159) коэффициент р изменяется в широких пределах, причем Р - оо при 7 >0. Это позволяет в любом адсорбционном процессе выделить область внешнего и внутреннего массопереноса, согласно чему и меняется вклад каждого слагаемого правой части равенства (2.1.159). В области малых относительных концентраций в потоке скорость адсорбции лимитируется сопротивлением внешней массоотдачи, а распределение вещества по радиусу близко к равномерному. Коэффициент внутренней массопередачи Р очень велик, и основной вклад в сумму (2.1.159) дает первое слагаемое, в котором (согласно приведенным соображениям) можно положить уз = у = и точность этого равенства повышается с ростом выпуклости изотермы при достаточно малых В1. [c.71]

Методика выявления области внешнего массопереноса основана на сопоставлении экспериментальной кинетической кривой с теоретически рассчитанной [например, по уравнению (У-9)] при одинаковых значениях относительной величины адсорбции V [18]. График зависимости безмерного времени Т от, времени процесса / во внешнедиффузионной области должен укладываться на прямую, проходящую через начало координат. Отклонение значений Т (i) от прямой (рис. У-2) указывает на выход процесса из области внешнего массопереноса вследствие приближения его к равновесному. Другими словами, при фиксированной гидродинамической обстановке с ростом времени увеличивается внутридиффузионное сопротивление. Поскольку в некотором временном интервале величина р постоянна, для него характерен внешнедиффузионный массоперенос. При до-., статочно низкой турбулизации системы в аппарате с перемешиванием прямолинейная зависимость наблюдается вплоть до большой степени приближения к равновесию. Это позволяет утверждать, что при данном гидродинамическом режиме процесса находится во внешнедиффузионной области. [c.122]

Еще один способ учета продольного перемешивания газа состоит в модификации общего коэффициента массопереноса 1/Ро = 1/Рт + 1/Рр +т. е. в добавлении к сопротивлениям внешнего и внутреннего массопереноса некоторого нового сопротивления, учитывающего уменьшение движущей разности концентраций в слое вследствие продольного перемешивания газа, после чего в основном дифференциальном уравнении адсорбции (4.52) слагаемое правой части опускается. [c.224]

В зависимости от скорости паро-газовой смеси, формы изотермы адсорбции, размера, формы и укладки зерен адсорбента, концентрации адсорбтива, а также других условий проведения процесса в неподвижном слое адсорбента, определяющее влияние на общую скорость адсорбции может иметь скорость внешнего массопереноса (характеризуемая величиной ду) или скорость внутреннего массопереноса. Очень часто влияние внешне-и внутридиффузионного сопротивлений на величину Куу соизмеримо, причем их относительное влияние изменяется по длине зоны массопередачи. [c.571]

Это уравнение можно легко проинтегрировать и использовать для решения задач, связанных с ионным обменом в неподвижном слое ионита [131,. 133—137 . Если известно, что скорость ионного обмена определяется стадией диффузии, а не стадией химической реакции, константу скорости к в уравнении (27) можно рассматривать как общий коэффициент массопереноса связанный с коэффициентами массопереноса в пленке и в зерне с помоп],ью аддитивных величин диффузионных сопротивлений в обеих фазах [134]. Однако, если изотерма адсорбции линейна, принцип аддитивных диффузионных сопротивлений нельзя считать оправданным и при определении кинетических свойств системы обилий коэффициент массопереноса учесть нельзя. Применение кинетических уравнений, подобных (27), может привести к серьезным ошибкам, если использовать их неограниченно [131]. [c.323]

Для подбора метода расчета динамики сорбции необходимо знать вид лимитирующего диффузионного сопротивления. Эту информацию можно получить из данных по кинетике адсорбции. Опыты по сорбции толуола из растворов в н-гептане цеолитами NaX позволили выявить вклад миграции молекул адсорбата в общее сопротивление диффузионно массопереносу. Кинетика адсорбции рассматривалась в координатах [у] —, где у — величина относительной адсорбции, т — время. Как следует из рис. 1, величина у в диапазоне [c.260]

О — (0,7 — 0,8) пропорциональна независимо от начальной концентрации толуола в растворе, что свидетельствует о существенной роли миграции молекул адсорбата в первичной пористой структуре цеолита в общем сопротивлении диффузионному массопереносу при адсорбции из жидкой фазы. [c.260]

Значительное внутридиффузионное сопротивление для угля СКТ привело к тому, что процесс адсорбции в терминах макроскопической кинетики [6,9] переходил во внутридиффузионную область, в которой влияние внешнего массопереноса незначительно. [c.123]

В настоящее время задача расчета скорости адсорбции для заданной системы адсорбтив — адсорбент в общем случае еще не получила решения. Известно, что в зависимости от условий проведения процесса адсорбции в неподвижном слое (скорость газо-носителя, вид и размер зерен адсорбента, концентрация адсорбтива и др.) определяющей стадией может быть либо внешний массообмен, либо внутренний массоперенос, либо скорость процесса лимитируется одновременно той и другой стадией. В большинстве случаев адсорбции в неподвижном слое на различных участках по длине работающего слоя процесс массообмена лимитируется одновременно внешней и внутренней диффузией, причем соотношение внешне- и внутридиффузионного сопротивлении, как будет показано ниже, изменяется по длине адсорбционной зоны. [c.33]

Известно, что на кинетический коэффициент внешнего массообмена Рг существенное влияние оказывает гидродинамический режим движения газа. При переходе от ламинарного режима течения потока к турбулентному величина Рг растет и доля общего диффузионного сопротивления, приходящаяся на внешний массообмен, уменьшается. От величины адсорбции и начальной концентрации вещества в газовом потоке коэффициент внешнего массопереноса практически не зависит. [c.34]

Напротив, коэффициент внутреннего массопереноса Рт, как показывают экспериментальные данные, существенно зависит от величины адсорбции с увеличением последней коэффициент Рт резко падает [7] и доля общего диффузионного сопротивления, приходящаяся на массоперенос в твердой фазе, возрастает. Изменение гидродинамического режима адсорбционного процесса практически не влияет на величину коэффициента Рт- [c.35]

На следующих секциях средние величины адсорбции и входные концентрации увеличиваются, что приводит к снижению скорости процесса массообмена, и, начиная с некоторой ступени, равновесие между газовой и твердой фазами уже не будет достигаться, т. е. йа Я. На всех последующих ступенях, включая последнюю нижнюю тарелку, величина выходной концентрации будет определяться не материальным балансом, как на первых тарелках, а кинетическими закономерностями отработки зерен. Очевидно, что при стационарном режиме в каждом слое существуют постоянные средние величины адсорбции и концентрации адсорбтива в газовой фазе. Поэтому количество вещества, адсорбируемого каждым слоем адсорбента многоступенчатого аппарата- в единицу времени, также будет постоянным. Как было показано выше, коэффициент массообмена в одноступенчатом кипящем слое непрерывного действия определяется средней степенью отработки адсорбента в слое. Очевидно, что в многоступенчатом аппарате с кипящим слоем коэффициенты массообмена на каждой тарелке при установившемся состоянии будут различными. На верхних тарелках, где средняя степень насыщения адсорбента невелика, процесс массообмена может лимитироваться подводом вещества к поверхности зерна (внешнедиффузионной кинетикой). При перетекании материала на следующие тарелки и, следовательно, нарастании средней степени насыщения адсорбента доля внутридиффузионного сопротивления будет увеличиваться и на последних (нижних) тарелках лимитирующей стадией процесса становится внутренний массоперенос. Следовательно, величины коэффициентов массообмена в многоступенчатом аппарате уменьшаются при переходе от верхних тарелок к нижним. [c.65]

При давлении адсорбтива 400 Па основное сопротивление массопереносу сосредоточено в адсорбирующих норах и наблюдаемая картина отвечает схематическол1у рисунку для СаА-1 (стр. 289). При уменьшении давления адсорбтива (27 Па) сопротивления массопереносу в микропорах и транспортных порах становятся соизмеримыми и имеет место промежуточный случай. Если адсорбция проводится из потока газа-носителя (азот), перенос в транспортных порах затрудняется и мы наблюдаем отчетливую картину послойной отработки зерна, характерную для случая, когда скорость адсорбции определяется диффузией в транспортных порах адсорбента. [c.327]

Рассмотренный идеализированный предельный случай отсутствия суммарного диффузионного сопротивления и предельно выпуклой изотермы адсорбции, разумеется, в полной мере на практике не реализуется. Действительно, вследствие конечных величин наружного и внутреннего диффузионных сопротивлений поглощение адсорбтива первыми по ходу газа слоями адсорбента происходит не мгновенно, а с некоторой конечной скоростью, тем меньшей, чем больше суммарное сопротивление массопереносу. Поэтому некоторая часть адсорбтива, содержащегося в потоке газа-носителя, в первые же моменты от начала процесса адсорбции проскакивает в последующие (на рис. 9.2 - лежащие выше) слои частиц, где также происходит лишь частичное поглощение целевого компонента. Это приводит к тому, что фронт адсорбции перестает быть предельно четким (обрывным), целевой компонент адсорбируется теперь не на геометрической поверхности обрывного фронта Ц), а по всей высоте слоя и концентрационная выходная кривая приобретает монотонную форму 2 (рис. 9.2, а, б). Нестационарные поля концентраций адсорбтива как в адсорбенте, так и в газе-носителе имеют аналогичный вид и качественно представлены на рис. 9.3. [c.523]

В условиях физической адсорбции газа фазовый изотопный обмен протекает быстро и в уравнение аддитивности фазовых сопротивлений массопереносу входят только коэффициенты массопередачи в газовой и твёрдой фазах. Как правило, массоотдача в газовой фазе даёт небольшой вклад в величину ВЕП, и зависимость ВЕП от нагрузки определяется массоотдачей в твёрдой фазе для гранулированных сорбентов, т.е. определяется диффузионными процессами во вторичных порах гранул сорбента. [c.271]

При внешнедиффузионном механизме массопереноса прекращение перемешивания раствора на некоторое время не изменяет скорости процесса после возобновления перемешивания, так как при ЭТОМ возобновляется градиент концентрации между внешней и внутренней границей пристенного вязкого слоя раствора. Мало влияет на скорость внешнего массопереноса и концентрация раствора. Это свойство внешнего массопереноса обычно используется для выявления стадии, контролирующей скорость адсорбции в условиях эксперимента. Разумеется, градиент удельной адсорбции в направлении i радиуса зерна адсорбента и достигнутая степень приближения удельной адсорбцйи к равновесной величине также не отражаются на скорости адсорбции до тех пор, пока скорость внешнего массопереноса остается лимитирующей стадией процесса. По этому признаку также можно судить о том, какая из стадий массопереноса контролирует процесс адсорбции. Приближенно выяснить, внешний или внутренний массоперенос определяет в конкретных условиях опыта скорость адсорбции, можно, используя критерий Био, т. е. отношение внутреннего сопротивления массопереносу в зерне адсорбента к внешнему сопротивлению массопереносу из жидкости путем диффузии через пограничный вязкий слой к поверхности зерна [c.194]

Метод рентгеновского просвечивания применялся нами, в частности, при изучении кинетики адсорбции иодистого метила, подпетого этила, бромистого этила и бромбензола из потока азота формованными цеолитами СаА, СаХ и КаХ [12], а также бромбензола активными углями [15, 25]. Для цеолитов типа СаХ и МаХ во всех опытах мы наблюдали четкую картину послойного заполнения гранулы (см. рис. 3,е), т. е. основное сопротивление массопереносу в этом случае сосредоточено в транспортных порах гранул цеолитов. При изучении цеолитов СаА даже при одинаковых условиях опытов для различных образцов цеолитов наблюдались все возможные случаи (см. рис. 3). Изучаемые в этих опытах образцы цеолитов СаА отличались связующими добавками и различными условиями формования гранул. Сам по себе факт различного поведения формованных цеолитов одного типа не является необычным. Существенно разные коэффициенты диффузии получались, например, при изучении цилиндрических и сферических зерен цеолпта одного типа [31]. Снижение эффективного [c.166]

Несмотря на высокую термическую и химическую стабильность этих гидрофобных полимеров, все больший интерес как мембранные материалы вызывают стабильные гидрофильные полимеры из-за их слабой тенденции к адсорбции. А1Дсор5ция растворенных веществ оказывает отрицательное влияние на поток, потому что адсорбционный слой вызывает дополнительное сопротивление массопереносу и, следовательно, приводит к уменьшению потока (см. гл. УП). Кроме того, адсорбционные слои вызывают затруднения при очистке мембран. Ряд гидрофильных полимеров может быть использован в качестве мембранных материалов. Наиболее известным классом таких полимеров является целлюлоза и ее производные, такие, как сложные эфиры целлюлозы. Они включают ацетат целлюлозы, триацетат целлюлозы, трипропионат целлюлозы, этил целлюлозу, нитрат целлюлозы и смешанные эфиры, такие, как ацетат-бутират целлюлозы. Целлюлоза и ее производные используются не только для микрофильтрации и ультрафильтрации, но также и для обратного осмоса, газоразделения и диализа. Они представляют собой очень важный класс основных материалов для мембран. [c.72]

Процесс массопереноса состоит, как правило, из нескольких последовательных стадий. Иными словами, поток компонента, переносимого из одной фазы в другую, преодолевает несколько последовательных сопротивлений. Так, при кристаллизации из растворов кристаллизующееся вещество вначале преодолевает сопротивление слоя жидкости у поверхности кристалла, а затем происходит собственно присоединение подведенного вещества к кристаллической рещетке. При экстрагировании целевой компонент транспортируется из пористой структуры твердого вещества, а затем отводится от наружной поверхности в основную массу экстрагента. Адсорбция обычно состоит из трех последовательных стадий подвода адсорбтива из потока парогазовой смеси к наружной поверхности твердого поглотителя, проникновения целевого компонента внутрь пористого массива адсорбента и присоединения молекул адсорбтива к активным центрам на внутренней поверхности пор поглотителя. Процесс сушки заключается в перемещении влаги по капиллярно-пористой массе высушиваемого материала, после чего происходит транспорт влаги от поверхности в псггок сушильного агента. Параллельно с транспортом вещества при термической сушке происходит перенос тепла. Каждая из последовательных стадий имеет свое сопротивление, а его общая величина равна сумме отдельных сопротивлений. [c.14]

Коэффициент внутреннего массопереноса Рг. как показывают результаты многочисленных экспериментов, существенно зависит от величины адсорбции и с ее увеличением резко падает, а доля диффузионного сопротивления внутреннему массопереносу возрастает. Изменение гидродинамической обстановки пра.ктически не влияет на рг- [c.204]

Во многих работах по определению коэффициентов внутрикристаллической диффузии адсорбционно-кинетическими методами а priori предполагается, что процесс лимитируется диффузией в кристаллах. Однако анализ большого числа экспериментальных данных по кинетике адсорбции микропористыми адсорбентами показывает, что в каждом конкретном случае необходимо проводить тщательную проверку относительной роли различных видов массопереноса, учитывая внутрикристаллическую диффузию, сопротивление на поверхности кристаллов, перенос в транспортных порах гранул, скорость подвода адсорбтива к грануле адсорбента, а также скорость рассеивания теплоты, выделяющейся при адсорбции. В наших исследованиях основное внимание уделялось изучению влияния диффузии в транспортных порах и роли конечной скорости рассеивания теплоты адсорбции. В этой целью одновременно с изучением кинетики адсорбции на гранулах различного размера проводились измерения изменения температуры адсорбента. [c.111]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология