Диффузия и растворимость в жидкостях

Сходные условия могут реализоваться и для. капли жидкости на поверхности твердого тела при наличии заметной его растворимости в веществе жидкой фазы диффузия через жидкость способна при этом привести систему к состоянию истинного равновесия, описываемого уравнением Неймана [c.102]

Рассмотренным ранее Стадиям процесса экстрагирования — переносу вещества внутри твердого тела и в окружающей жидкости — соответствуют два кинетических коэффициента коэффициент диффузии растворимого вещества в твердом теле и коэффициент массоотдачи от поверхности твердого тела к экстракционной жидкости. [c.167]

Экстрагирование НМС из гранулята поликапроамида водой в аппаратах периодического действия с мешалками (см. рис. 60) или с циркуляцией воды без перемешивающих устройств (см. рис. 61) можно рассматривать как процесс, скорость которого лимитируется диффузией растворимых веществ в твердом теле. Это допущение приводит к незначительным погрешностям в вычислениях, если частота вращения мешалки экстрактора составляет 150—200 об/мин [26] или скорость движения воды в расчете на свободное сечение той части аппарата, по которой проходит жидкость (в данном случае внутренний диаметр стакана), будет не меньше скорости ио, обеспечивающей пребывание гранулята во взвешенном состоянии, определяемой по формуле [ 27] [c.162]

Пример 3.4. Абсорбция из газового пузырька, растущего в жидкости. Газовый пузырек растет на верхнем срезе насадка, погруженного в неподвижную жидкость, причем чистый газ подается в насадок с постоянной объемной скоростью. Абсорбция в жидкость происходит одновременно с увеличением объема пузырька. Необходимо вывести приближенное выражение для скорости диффузии в жидкость в виде функции времени роста пузырька при умеренной растворимости газа. В данном случае принимается, что количество растворенного газа оказывает пренебрежимо малое влияние на изменение объема растущего пузырька. Можно также допустить, что сопротивление диффузии ограничивается тонкой пленкой жидкости, окружающей увеличивающийся пузырек толщина такого слоя очень мала по сравнению с радиусом пузырька. [c.88]

Коэффициент массопередачи в жидкой фазе нри умеренных числах Рейнольдса пропорционален коэффициенту диффузии растворимого вещества в исследуемой жидкости в степени 0.5 [ ]. Это найдено многими исследователями нри абсорбции газов водой или водными растворами. Например, Родионов [ ] для абсорбции СОа и 0 водой дает зависимость [c.162]

Рассмотрим предельный случай — диффузию в жидкости очень слабо растворимого компонента. Очень слабая растворимость означает, что даже при высоком парциальном давлении газа наблюдается весьма малая концентрация в жидкой фазе, причем линия равновесия имеет крутой подъем (рис. 11-6). Нетрудно показать, что в этом случае (при таком же наклоне линии BD, как на рис. 11-4) разность Сэ — j будет весьма мала по сравнению с q — с илп р-—pi по сравнению с Pi — Ра-Иными слова.мп, сопротивление, которое оказывает диффундирующему веществу пограничный газовый слой, в случае диффузии слабо растворимых в жидкости компонентов будет настолько незначительным, что практически его можно не принимать во внимание. Поэтому можно считать концентрацию на межфазовой поверхности i практически равной концентрации с , эквивалентной парциальному давлению в газовой фазе i sU pi p). При этом кинетическое уравнение (11-54) упрощается до вида [c.567]

Если преобладает сопротивление жидкости (слабая растворимость), высота колонны определяется уравнением (14-66). Коэффициент массоотдачи жидкости к ж, в соответствии с уравнением (14-117), является функцией коэффициента диффузии в жидкости О, толщины пограничного слоя X, концентрации с и не зависит от давления. Разности X — X, или горизонтальные расстояния между рабочей линией и кривыми равновесия на диаграмме X— У, отчетливо увеличиваются при повышении давления. Следовательно, в случае абсорбции слабо растворимых компонентов повышение давления ведет к снижению высоты колонны. [c.776]

На рис. 4.27 дан график относительной убыли массы серебряных образцов при акустическом диспергировании в зависи.мости от отношения растворимости газа к коэффициенту его диффузии в жидкости. Из рисунка видно, что чем меньше это отношение, т. е. чем быстрее идет дегазация жидкости, тем больше скорость акустического диспергирования. [c.114]

Сначала рассмотрим транспорт через эти плотные мембраны с использованием сравнительно простого подхода. Несмотря на некоторое сходство транспорта газов и жидкостей, имеется и множество различий. В общем случае сродство жидкостей и полимеров значительно больше, чем у газов и полимеров в результате растворимость жидкости в полимерах намного превышает растворимость в них газов. Иногда растворимость может быть столь высокой, что требуется сшивка полимера, чтобы избежать его растворения. Кроме того, высокая растворимость оказывает огромное влияние на коэффициент диффузии, сообщая полимерным цепям большую гибкость и приводя к увеличению проницаемости. [c.234]

Из приведенного выше описания транспорта вытекает, что стадия десорбции дает незначительный вклад в сопротивление переносу. Транспорт может быть описан с помощью механизма растворения — диффузии, в котором селективность определяется селективной сорбцией и/или селективной диффузией. Действительно, мембраны одного и того же типа или мембранного материала могут быть использованы как для газоразделения, так и для первапорации. Но сродство жидкости к полимеру обычно намного превышает сродство газа к полимеру, что и определяет повышенные растворимости жидкостей в полимере. Такой эффект уже отмечался для органических паров, по отношению к которым наблюдается большая проницаемость высокоэластических полимеров, чем для постоянных газов, например, азота. В случае газоразделения селективность по отношению к смеси можно оценить, исходя из отношения проницаемостей мембраны для чистых газов. Но для жидких смесей характеристики разделения нельзя получить из данных для чистых жидкостей из-за наложения явлений сопряжения (взаимного влияния) и термодинамических вза- [c.327]

Другим методом получения данных о коэффициентах массоотдачи в трубах является применение труб, отлитых из какого-нибудь растворимого вещества, по которым пропускается соответствующий растворитель, или же можно отлить трубу из легко-возгоняющегося вещества и пропускать по ней газ. В обоих случаях следует применять твердые вещества, которые растворяются или возгоняются очень медленно, во избежание значительного увеличения диаметра трубы в течение опыта. В системах с потоком жидкости результаты обычно получаются при более высоких числах Шмидта (8с 2000), чем с потоком газа (8с 1), так как коэффициент молекулярной диффузии в жидкости в 10 раз ниже, чем в газе. [c.519]

ДИФФУЗИЯ и РАСТВОРИМОСТЬ в жидкостях [c.21]

Далее примем, что диффузия растворенного газа в жидкость не влияет существенно на ее температуру и другие физические свойства. Это будет справедливо, если растворимость газа не очень велика, т. е. концентрация А, выраженная в мольн. долях, много меньше единицы. Наоборот, это не верно, например, для диффузии в чистую воду аммиака, находящегося при атмосферном давлении. [c.42]

При диффузии газа в жидкость, с которой он химически взаимодействует, может происходить повышение температуры вблизи поверхности абсорбента, во-первых, из-за экзотермичности физической абсорбции, а во-вторых (в еще большей степени), вследствие экзотермичности химической реакции. При достаточно большом увеличении температуры это может отразиться на скорости абсорбции вследствие воздействия на растворимость, коэффициент диффузии и скорость реакции. В последующих расчетах принимается, что потери тепла с поверхности жидкости в газовую фазу отсутствуют. Разумеется, при наличии таких потерь повышение температуры поверхности будет менее значительным, поэтому полученный результат дает завышенное, по сравнению с действительным, значение температурного роста. [c.61]

На рис. 1У-3, в показана полиэтиленовая втулка, которую можно перемещать и устанавливать на определенной высоте трубки На внешней поверхности втулки были прорезаны три вертикальные канавки. По достижении верха втулки жидкость стекала далее по этим канавкам, оставляя остальную поверхность не смоченной. Застойная пленка ири этом возникала только в канавках, которые выступали на 1—2 см выше неподвижного уровня жидкости. Так как поверхность жидкости в канавках составляла менее 2% общей поверхности стекающей пленки в колонне, то и ошибка не превышала этой величины. Эффективность описанного устройства для устранения влияния застойной пленки в нижней части колонны была продемонстрирована путем сопоставления скоростей абсорбции СОз водой, измеренной экспериментально и найденной расчетом (растворимость и коэффициент диффузии СОз в воде хорошо известны). [c.82]

Когда абсорбируемый растворимый в жидкости газ находится в смеси с нерастворимым газом, первый из них должен диффундировать через второй для достижения поверхности раздела фаз. В результате парциальное давление растворяемого газа у поверхности в общем случае ниже, чем в основной массе газовой фазы. Истинная картина процессов, протекающих в газовой фазе, не ясна, и, вероятно, столь же сложна, что и процессы в жидкости. Обычно употребляют термин газо-пленочное сопротивление , подразумевая под этим наличие у границы фазового раздела со стороны газа неподвижной пленки определенной толщины, через которую растворяемый газ переносится исключительно молекулярной диффузией, в то время как остальная масса газа имеет практически однородный состав. Это точно соответствует пленочной модели для описания процессов, протекающих в жидкой фазе. Однако для газовой фазы такая картина более правдоподобна, так как при перемещении газа относительно поверхности жидкости, несомненно, образуется пограничный слой аналогично слою, образующемуся при движении газа вдоль твердой поверхности. О последнем процессе имеется более подробная информация. Разумеется, можно считать большим упрощением, что погра- [c.146]

Для вычисления скорости абсорбции Я или коэффициента ускорения Е в зависимости от состава жидкости Б" необходимо знать реакционную кинетику, константы равновесия, растворимость газа и коэффициенты диффузии различных реагирующих веществ, а также провести математический анализ диффузионно-реакционного процесса типа проведенного в главе V. [c.192]

Влияние температуры детально рассматривается в [300]. При нагревании, как правило, снижается межфазная энергия за счет увеличения взаимной растворимости фаз, уменьшается вязкость жидкостей, возрастают коэффициенты объемной и поверхностной диффузии все это способствует снижению прочности твердых тел. К этому надо добавить, что очень яркие эффекты, состоящие в резком падении прочности, наблюдаются при нагревании минералов, содержащих связанную воду (серпентинита и др.), выше точки дегидратации, когда вода освобождается и приобретает подвижность [253]. Вместе с тем повышение температуры может и ослаблять влияние активной среды. Нагревание уменьшает адсорбцию и, следовательно, смесь активного вещества с неактивным при повышении температуры может действовать хуже. Увеличение коэффициентов диффузии может привести к тому, что жидкая фаза будет быстрее рассасываться в твердом теле, проникая в него через стенки трещины, что вызовет прекращение ее роста. [c.98]

На основе представления о конвективном вытеснении фильтрата из пор осадка под вакуумом, когда промывная жидкость поступает на осадок в виде капель из форсунок, дано математическое описание процесса промывки [267]. Влияние неоднородной пористости осадка и молекулярной диффузии, а также наличие трещин и газовой фазы в порах осадка учтено обобщенным параметром промывки. Приведено уравнение для расчета концентрации растворимого вещества в функции времени, количества промывной жидкости, толщины осадка и параметра промывки. [c.226]

Промывка осадка на фильтре основана на вытеснении фильтрата из пор ламинарными струями промывной жидкости и медленных процессах молекулярной диффузии и десорбции растворимого вещества. Для интенсификации промывки возможно осуществить вытеснение фильтрата перегретым паром промывной жидкости, а также промывной жидкостью, нагретой на несколько градусов выше температуры ее кипения при статическом давлении в зоне под осадком. Такая интенсификация допустима только в отдельных, особых случаях, поскольку наличие паровой фазы значительно осложняет работу в производственных условиях. [c.244]

Следует подчеркнуть, что на первой и второй стадиях происходит не только вытеснение фильтрата из каналов / и 2, но и смешение фильтрата с промывной жидкостью посредством поперечных каналов 3, а также диффузия и десорбция растворимого вещества. В настоящее время применительно к действительным осадкам невозможно ни теоретически, ни экспериментально разделить суммарный эффект трех упомянутых явлений на его составляющие. [c.247]

Whoo стороны, непрерывной структуры растительных оболочек и, А другой — осмотического давления растворов из-за присутствия растворимых веществ (белков, а также углеводов, минеральных веществ). Для извлечения белков достаточно разрушить стенки клеток или придать им большую проницаемость. Первое предусматриваемое решение — воздействовать механическим способом (резкой, прессованием), достаточным для разрыва клеток другое решение состоит в использовании диффузии растворимых соединений во внешнюю среду с разбуханием или без разбухания клеток за счет поступления жидкости при соответствующем осмотическом давлении. Размер растительных клеток (около 100 мкм) делает проблематичным их разрыв механическим воздействием в промышленном оборудовании. Таким образом, выдвигаемые решения нередко предполагают одновременное использование нескольких способов. Однако во всех случаях экстрагированию способствует измельчение сырья при размерах частиц менее 200 мкм появляются трудности разделения (запатентовано [187]). [c.431]

Основными механизмами распределения частиц при турбулентном перемешивании являются циркуляционные течения и, как наиболее значимый фактор, пульсационные скорости турбулентного потока. В тех случаях, когда пульсационная скорость турбулентных пульсаций много больше скорости миграции м , гомогенизация частиц в жидкости протекает аналогично гомогенизации растворимых жидкостей. Если за меру пульсацион-ной скорости турбулентного потока принять так называемую динамическую скорость м. (см., например, уравнение (2.2.6.9)), то это условие можно представить как и. Му. В случае сопоставимости этих скоростей приходится решать задачу с учетом турбулентного переноса и циркуляционных течений (см. пример 3.3.6.1). В упрощенном варианте циркуляционное перемешивание объединяют с турбулентным, вводя в рассмотрение так называемый коэффициент псевдотурбулентной (иногда просто турбулентной) диффузии (иногда переноса). Подробнее этот вопрос изложен в 6.1.4. [c.53]

В большей части экстракционных процессов вследствие изменения концентрации распределяемого вещества изменяется взаимная растворимость компонентов. Поэтому одновременно происходит диффузия нескольких компонентов. В подобных случаях коэффициент диффузии каждого компонента связан (по крайней мере теоретически) сложной зависимостью с коэффициентами диффузии для бинарных систем и величинами потоков Однако сведения о значениях коэффициентов диффузии в жидкостях и о зависимостях этих коэффициентов от концентраций ограничены, а име10щиеся уравнения для жидкостей недостаточно проверены. По указанным причинам данный вопрос в дальнейшем рассматриваться не будет. [c.188]

Механизмом переноса веществ через неаористые полимерные мембраны в процессах испарения через мембрану так же, как и в процессах газоразделения, является сорбционно-диффузионный механизм. Перенос через мембрану осуществляется в три стадии растворение проникающих через мембрану веществ со стороны жидкости в полимерном материале диффузия этих веществ через мембрану их испарение с другой стороны мембраны. Селективность процесса определяется селективной сорбцией и (или) селективной диффузией. В отличие от газоразделения сильное сродство компонентов жидкой смеси к полимерному материалу мембраны вызывает повыщенную растворимость жидкости в полимере. В процессе первапорации ироисходит значительное анизотропное набухание материала мембраны. Со стороны паровой фазы мембрана остается практически сухой, а со стороны жидкости устанавливается равновесное состояние и степень набухания велика. Перенос компонентов смеси через неравномерно набухшую мембрану определяется величинами локальных коэффициентов диффузии компонентов, зависящими от их концентраций. В результате профиль концентрации каждого из компонентов в направлении, перпендикулярном к поверхности мембраны, оказывается существенно нелинейным. Тогда и коэффициент проницаемости не будет постоянной величиной, а будет существенно зависеть от состава смеси. Например [4], если для разделения системы этанол—вода в качестве полимера использовать поливиниловый спирт, то при низких концентрациях спирта мембрана сильно набухает и селективность равна нулю. При низких концентрациях воды поливиниловый спирт имеет высокую селективность по отношению к воде и достаточно большую проницаемость. [c.431]

Все процессы, в которых используется перемешивание, включают перенос вещества для достижения однородности состава или для перемещения реагентов к некоторой поверхности раздела фаз. Смешивание взаимно растворимых жидкостей может происходить медленно путем молекулярной диффузии и естественной конвекции, но смеситель усиливает конвекцию и однородность жидкости достигается быстрее. Следовательно, расход энергии на перемеити-вание должен быть оправдан уменьшением продолжителыюсти операций и большей однородностью продукта. [c.51]

Скорость роста надреза V зависит от характера растворителя и увеличивается с ростом содержания ароматических соединений в смеси. Вопреки мнению автора, считающего, что связь между о и параметром растворимости жидкостей б отсутствует, в общем такая связь все таки просматривается, так как V увеличивается с ростом б от 8,5 до 9,8 (что соответствует параметру растворимости высоконитрильной резины) и при дальнейшем возрастании б уменьшается (рис. 4.4). В ряду растворителей одного типа скорость роста надреза пропорциональна коэффициенту диффузии (рис. 4.5). [c.126]

Ас, поэтому масса жидкости, остающейся в этот момент на поверхности, т = т(ст/с ), где Ст — концентрация, соответствующая предельной растворимости ртути в твердом металле при температуре опыта. Кроме того, из-за диффузии ртути в объем кадмия к этому моменту масса жидкости уменьшилась на /Пд = = (21 -у/л)Сж(В1) 1 2лгН, где 2г — диаметр проволоки О < Я < Яо поэтому т = т — Шд. Экспериментально наблюдаемый закон подъема ртути по кадмию Я где а — коэффициент пропорциональности, который не зависит от массы капли. Отсюда получим, что при сравнительно небольших массах ртутной капли (т С СтСжВ гН /Ас ) остановка подъема прекратится на высоте Но оо т / (здесь Сж — концентрация, соответствующая растворимости жидкости в подложке) [218]. [c.139]

Поверхностная рябь и поверхностная турбулентность обнаружены на поверхности раздела жидкость—газ так же, как и в точках контакта двух жидкостей. Складывается впечатление, что указанные явления всегда обусловлены одновременным массообменом, и рассматриваемые эффекты более выражены, когда массообмен протекает быстро. Особенно часто такие явления замечают в трехкомпонентных или многокомпонентных системах, но их также наблюдали в некоторых частично смешиваюш ихся бинарных системах [7]. Иногда наличие крошечных капель можно объяснить эффектом высаливания раствора одной жидкости в бинарной системе с высоким содержанием растворенного вещества, когда оказывается превышенным предел растворимости при диффузии растворенной жидкости в слой с более низкой концентрацией растворенного вещества [40]. Временами отмечают сильный выброс небольших капель из одной жидкости в другую. В одном эффектном опыте Вэй [151 ] наблюдал за каплей бензола, содержащей уксусную кислоту, которая медленно поднималась в колонне с водой, содержащей аммиак внезапно капля прыгнула в сторону, одновременно выбросив крошечную дополнительную каплю. Поверхностные выбросы, приводящие к отскакиванию капель, были изучены Хейдоном [68]. О поверхностной турбулентности сообщалось также в случае, когда амальгама находилась в контакте с водным раствором электролита, и растворенное вещество в результате электрохимических процессов переносилось от металла к водной фазе [20]. [c.213]

Если диффундирующее вещество слабо растворимо в Нлидкой среде, то параметр т должен быть велик, ибо при равновесии весьма малая концентрация в жидкой фазе доя кна соответствовать большой концентрации в газе. Член Ит кт в (11.43) становится пренебрежимо малым, и общий коэффициент массопередачи Кх практически совпадает с коэффициентом массоотдачи Аж-В этом случае главное сонротивление диффузии оказывается жидкостью и поэтому говорят, что ход массопередачи контролируется пограничным слоем на жидкостной стороне межфазовой поверхности. Если же диффундирующее вещество хорошо растворимо в жидкой среде, то параметр т должен быть мал, ибо при равновесии уже небольшая концентрация а в газовой фазе соответствует весьма большой концентрации его в жидкости. Член т к в (П.42) становится пренебрежимо малым, и общий коэффициент массопередачи Ку практически совпадает с коэффициентом массоотдачи к . В этом случае главное сопротивление диффузии оказывается уже газом и поэтому говорят, что ход массопередачи контролируется пограничным слоем на газовой стороне межфазовой поверхности. [c.76]

Таким образом, замкнутая клетка является осмотической ячейкой и диффузи,я жидкости обусловлена разностью осмотических давлений растворимой фракции. Теория подтверждается прямыми спериментами, показывающими зависимость набухания от концентрации растворимых фракций во внешней жидкости. Так, например, если желатин, набухший в чистой воде, поместить в раствор, содержащий растворимую фракцию, то произойдет отбухание (процесс, обратный набуханию, сопровождающийся уменьшением объема тела). [c.17]

Непористые мембраны используют для газоразделения и первапорации. Для этих процессов используют или композиционные или асимметричные мембраны, транспортные характеристики (проницаемость и селективность) которых определяются существенными свойствами материала. Выбор материаипа зависит в большой степени от типа применения, и спектр используемых полимеров может простираться от эластомеров до стеклообразных полимеров. Говоря о применениях, можно выделить две основные группы 1) жидкостные разделения (первапорация или обратный осмос) и 2) газоразделение. Эта классификация основана на различиях в транспортных свойствах. Степень взаимодействия между полимером и постоянным газом в общем случае очень мала и соответственно растворимость газов в полимере тоже очень низка. С другой стороны, взаимодействие жидкости с полимером в общем случае много сильнее. Высокая растворимость жидкости в полимере оказывает огромное влияние на транспортные параметры системы. Коэффициент диффузии жидкости очень сильно зависит от концентрации диффундирующего вещества в полимере, в то время как коэффициент диффузии в случае транспорта газа может рассматриваться практически как константа. В гл. VI приведены наиболее важные матери аилы, используемые в этих процессах. [c.77]

При выводе первого закона Фика предполагалось, что градиент концентрации не меняется е течением времени и не зависит от величины х. Первый закон Фика относится, таким образом, к процессу стационарной диффузии. Однако диффузия далеко не всегда протекает в условиях стационарности. Так, например, если в трубке, изображенной на рис. 6.1, слева на-.ходнтея твердое вещество, способное растворяться в жидкости, наполняюще трубку, то концентрация раствора будет изменяться и в пространстве и во времени. Прн этом концентрация, повыщаясь, достигает предельного значения, соответствующего растворимости вещества, а фронт насыщенного раствора передвигается слева направо. [c.146]

Пример 111-1. Двуокись углерода при давлении 1 атм абсорбируется щелочным буферным раствором, содержащим катализатор. Двуокись углерода в растворе вступает в реакцию перного порядка. Ее коэффициент диффузии равен 1,5Х Х10 см 1сек, а растворимость 3-10 мом1(см -атм). При времени экспонирования, равном 0,01 сек, поверхность жидкости абсорбирует 1,5-10 моль СО /см . Какова величина константы скорости реакции [c.47]

Задаемся значением концентрации щелочи Во в массе жидкости на тарелке и в растворе, покидающем аппарат, равным 0,5 моль л NaOH, и находим для жидкости этого состава растворимость, эффективные коэффициенты диффузии растворенной СОа ч реагента и константу скорости (см. главу I и раздел Х-1). Коэффициенты диффузии обоих компонентов равны 1,5-10" см сек, А р = 2-10" моль (л-атм) и а 6000 л (моль-сек). [c.164]