Адсорбция фронт сорбции

Форма изотермы адсорбции в зависимости от начальных условий и направления движения потока является фактором, способствующим сжатию или расширению перемещающегося но зернистому слою фронта сорбции. [c.219]

Режим параллельного переноса фронта сорбции и уравнение Шилова справедливы, как уже отмечалось выше, для многих случаев адсорбции в неподвижном слое. Для реализации этого режима необходимо существование двух эффектов, один из которых способствует сжатию фронта сорбции, другой — его расширению. Природа каждого из эффектов часто имеет второстепенное значение. [c.223]

Сорбционные процессы в колонках называются динамическими в отличие от сорбции веществ в сосуде, где сорбент и раствор перемешиваются. Последние процессы принято называть статическими. Отличие этих процессов прежде всего состоит в том, что в динамическом сорбционном процессе равновесие в большей части сорбционной колонки (выше резкого фронта) устанавливается с исходным раствором, в то время как в статике происходит постепенное обеднение раствора сорбируемым веществом и равновесие устанавливается с раствором иного состава, чем исходный, введенный первоначально в контакт с сорбентом. Естественно, что величина статической сорбционной емкости меньше динамической, причем не только при молекулярной адсорбции, но и нри ионном обмене. [c.150]

Линейная изотерма, адсорбция и десорбция. Как и в предыдущем случае, режим параллельного переноса не устанавливается, т. е. протяженность фронта сорбции непрерывно увеличивается. [c.223]

Выпуклая изотерма, адсорбция. Очевидно, в данном случае существуют предпосылки, необходимые для возникновения режима параллельного переноса фронта сорбции на асимптотической стадии процесса. Конечная скорость массообмена вызывает растяжение фронта сорбции, выпуклая изотерма способствует его сжатию. Таким образом, зависимость времени защитного действия слоя от высоты его будет описываться уравнением Шилова. [c.224]

Изучение влияния относительной влажности газовоздушной смеси и содержания влаги в сорбенте позволяют в значительной мере аргументировать переход от четырехфазного процесса адсорбции сероуглерода в неподвижном слое адсорбента к двухфазному, из которого полностью исключены стадии сушки и охлаждения угля. Как показали промышленные испытания на Калининском комбинате химического волокна, при некотором изменении конструкции аппаратуры (применение адсорберов с паровой рубашкой) после стадии десорбции газовоздушная смесь, имеющая относительную влажность 50—60%, при 40—60 °С может быть подана в слой активного угля, прошедшего только стадию десорбции перегретым паром. При этом процесс очистки протекает достаточно эффективно. Фронт тепловой волны опережает передвижение фронта сорбции, уголь охлаждается непосредственно в стадии очистки, одновременно происходит его подсушка с 5 — 20% до требуемого уровня влажности, т. е до 6—8% (масс.). [c.287]

Описание процессов динамической адсорбции и десорбции в условиях стационарных фронтов сорбции и десорбции обобщенным линейным уравнением [8, 9] [c.203]

Сущность динамического метода заключается в том, что через уплотненный слой сорбента, находящегося в колонке, непрерывно пропускается раствор насыщающего иона до установления сорбционного равновесия между исходным раствором и сорбентом. По мере пропускания раствора через колонку в ней образуется сорбционный фронт, т. е. в верхней ее части наступает полное насыщение сорбента, затем фронт адсорбции передвигается вниз по колонке. С момента сформирования насыщенного слоя динамика сорбции происходит при режиме параллельного переноса фронта сорбции. Когда фронт достигает конца колонки, наступает проскок насыщающего иона в фильтрат. Дальнейшее пропускание исходного раствора приводит к тому, что по всей толщине сорбента достигается полное насыщение, т. е. наступает равновесие. С этого времени концентрация фильтрата становится равной концентрации исходного раствора. [c.24]

Вследствие отставания фронта ПАВ от фронта вытеснения, обусловленного адсорбцией ПАВ породой, действие их, по-видимому, может сказаться лишь на изменении остаточной нефтенасыщенности за фронтом вытеснения. С этой точки зрения общепринятый критерий оценки эффективности ПАВ (увеличение коэффициента вытеснения по сравнению с водой) представляется нам неверным из-за неправомерного игнорирования влияния процесса динамической сорбции ПАВ на эффективность их действия. [c.50]

При изотермической сорбции, когда тепловым эффектом адсорбции можно пренебречь, скорость движения адсорбционного фронта составит [c.230]

Возможны два крайних случая первый, когда вещество практически не адсорбируется, и второй, когда вещество адсорбируется необратимо. Вещество не адсорбируется, когда оно очень хорошо растворимо в системе растворителей (вытесняется растворителями) в этом случае вещество движется с фронтом растворителя, т. е. уносится растворителем. Вещество необратимо адсорбируется, если прочно связывается с адсорбентом, и система растворителей протекает через него, не смещая со старта. Скорость перемещения вещества зависит от характеристики равновесия процессов сорбции— десорбции и в случае адсорбционной хроматографии может быть вычислена из изотермы адсорбции. Если вещество движется медленно, то кривая адсорбции имеет резкий подъем на начальном участке. При быстром перемещении вещества вдоль слоя адсорбента изотерма адсорбции близка к абсциссе и графически изображается почти горизонтальной линией. [c.18]

В идеальных условиях (адсорбционное равновесие, линейная изотерма адсорбции) элюентные полосы можно описать уравнениями, аналогичными уравнениям в распределительной хроматографии. Однако адсорбционное равновесие сильнее отличается от линейной изотермы, чем распределительное . Так как большинство изотерм адсорбции описывается уравнением Лангмюра и величина Яр с уменьшением сорбции увеличивается, то, следовательно, Яг возрастает при увеличении концентрации. Это приводит к размыванию заднего края полосы, имеющей острый передний фронт. Поэтому элюентная кривая не может быть приближенно описана кривой ошибок Гаусса. Фактором, ограничивающим полноту разделения, часто является длина диффузной хвостовой части зоны. [c.560]

Как указывалось выше, в главе III, при проведении измерений фронтальным методом при достаточной длине слоя под влиянием обостряющего действия нелинейности изотермы или изменения скорости потока за счет сорбции, с одной стороны, и размывающего действия кинетики адсорбции, с другой стороны, возникает стационарный фронт, по форме которого можно рассчитать константы скорости адсорбции и десорбции. [c.160]

Расширение передних фронтов хроматографических пиков вызывается в основном перегрузкой колонки и связанной с ней нелинейностью изотерм распределения компонентов разделяемой смеси. Благодаря высокой концентрации жидкой фазы в препаративных колонках адсорбция образца на твердом носителе в них невелика, и расширение задних фронтов хроматографических пиков происходит в основном за счет тепловых эффектов и изменений давления, связанных с прохождением разделяемых веществ через колонку. Эти эффекты теоретически и экспериментально изучал Скотт [1, 78, 79]. При сорбции образца в неподвижной фазе выделяется теплота растворения. Затем при десорбции образца происходит поглощение тепла. В результате температура передней границы хроматографической полосы оказывается выше темпера-. туры колонки, а температура задней границы — ниже. Элюирование более холодной задней части хроматографической полосы происходит медленнее, и в результате задний фронт соответствующего хроматографического пика оказывается расширенным. Примерно так же, но в меньшей степени проявляются и эффекты, связанные с давлением. При программировании температуры в пределах интервала точек кипения компонентов разделяемой смеси пики компонентов, выходящие из колонки первыми, высокосимметричны, а более тяжелые компоненты, которые дольше находятся в колонке при низких температурах, вызывают перегрузку колонки и дают хроматографические пики с расширенными передними фронтами. Несимметричность хроматографических пиков, обусловленная тепловыми эффектами и эффектами, связанными с давлением, больше при больших скоростях газового потока. Поэтому одновременное увеличение в течение одного цикла разделения температуры и скорости газового потока приведет к тому, что несимметричность вследствие тепловых эффектов скомпенсирует несимметричность из-за перегрузки колонки, и результирующая форма пиков будет близка к гауссовской. На самом деле при этом происходит одновременное расширение переднего и заднего фронтов хроматографического пика. На практике при разделении сложной смеси такие симметричные, но слишком расширенные хроматографические пики вызовут уменьшение степени разделения. [c.144]

Разделение компонентов во фронтальном процессе определяется равновесными законами. Протекание сорбции во времени вызывает лишь размывание фронта хроматографических зон. В том случае, когда изотерма адсорбции выпукла от оси концентраций, равновесный механизм вызывает непрерывное обострение границ зоны, так как сочетание уравнения материального баланса (1) с уравнением изотермы сорбции 7тг=/(с) дает зависимость [c.117]

При протекании многокомпонентного элюента по активной поверхности пластины происходит его разделение по типу фронтально-вытеснительного процесса, описанного в главе III. При этом вначале идет зона первого наименее адсорбируемого компонента с концентрацией, превышающей исходную концентрацию в элюенте, затем движется зона первого и второго компонентов, концентрации которых также превышают исходную, и, наконец, следует трехкомпонентная зона элюента исходного состава. Таким образом, хроматография многокомпонентной смеси будет происходить в движущихся зонах растворителей разного состава и, следовательно, разной элюирующей силы. Если в условиях фронтального процесса разделения элюента будет происходить элютивная хроматография смеси веществ, то разные вещества попадут в различные зоны разделившегося элюента и будут двигаться в этих зонах, располагаясь там в соответствии с их коэффициентами адсорбции и не имея возможности перейти в соседние зоны. При этом условие попадания г-того вещества, например во 2-ю зону, может быть записано в виде неравенства R/ < Rf.< Rf , где Rf и Rf описывают положение точек половинной концентрации переднего фронта 2-й и 3-й зон. Причину подобного яв-иения легко понять, так как переход г-того вещества в соседнюю зону должен сопровождаться резким изменением его коэффициента сорбции, а следовательно, и значения Rf. [c.296]

Из анализа динамики сорбции в неподвижном и кипящем слоях яернодиче-<ского действия можно сделать следующие выводы. При адсорбции веществ в малых концентрациях в кипящем слое периодичеокого действия, когда изотерма адсорбции мало отличается от линейной [57], эффективная скорость продвижения проскоковой концентрации вдоль адсорбера будет значительно выше, чем скорость движения фронта в неподвижном слое. Следовательно, в этом случае применение кипящего слоя оказывается невыгодным, так как проскок будет яиб-чодаться значительно раньше, чем в неподвижном слое при прочих равных условиях, и время защитного действия кипящего слоя будет значительно меньше, чем неподвижного. [c.124]

Предположим, что обменно-десорбционные процессы на границе полимер — субстрат в присутствии низкомолекулярного компонента подчиняются закономерностям кинетики химической реакции л-го порядка с константой реакции к, а проникновение компонента через слой полимера описывается традиционными феноменологическими соотношениями теории массопереноса. Причем в начальный момент на поверхности полимерного слоя в сэндвичевой системе, контактирующего с агрессивной средой, мгновенно устанавливается некоторая равновесная концентрация низкомолекулярного вещества Со, соответствующая его растворимости в полимере. Продвижение диффузионного фронта в объем к межфазной границе либо вдоль нее происходит в однородном гомогенном материале с коэффициентом диффузии, не зависящим от концентрации низкомолекулярного компонента. Примем, что изменение параметров многослойных систем связано некоторым образом с концентрацией низкомолекулярного вещества пусть изменение а обусловлено сорбцией в объеме полимерных материалов, а Л и — адсорбцией на межфазной границе полимер — субстрат. При насыщении сорбатом системы параметры достигают равновесных значений. Тогда, очевидно, имея аналитическое выражение этих связей и уравнения, описывающие транспорт и накопление низкомолекулярного вещества в объеме адгезива и на его границе с субстратом, можно получить выражения для описания кинетики изменения свойств многослойных систем. [c.273]

Новые исследования в области фронтальной газовой хроматографии с учетом изменения скорости потока в процессе сорбции. I. Определение изотерм адсорбции по форме стационарного фронта в диффузионной области. [c.25]

Фронтальная газовая хроматография с учетом изменения скорости потока газа, вызываемого сорбцией. I. Определение изотерм адсорбции из форм стационарных фронтов диффузионной области. [c.152]

Линейная изотерма, адсорбция и десорбция. Отсутствие эффектов, способ-ствуюш их сн атию фронта сорбции, приводит к его расширению, пропорциональному 1/Т, в сипу конечного значения кинетического коэффициента. [c.227]

Температурный режим адсорбера в адиабатических условиях при исходной концентрации двуокиси углеродаЮ% (об.) и скорости потока 0,6 л/(см -мин) представлен на рис. 19,3. Максимальный разогрев элементарных слоев цеолитов независимо от их даленности от лобового слоя составляет 65 °С. ( моменту проскока ббльшая часть слоя цеоли-ч нагрета до температуры выше 40 °С. Перенос 1ла газовым потоком, нагретым в лобовых слоях, 1В0ДИТ к опережению фронта сорбции тепловым юитом, в результате чего температура в слое началу адсорбции двуокиси углерода уже на З выше исходной температуры адсорбента. [c.399]

Специальные работы, учитывающие продольную диффузию в динамике адсорбции, были выполнены Викке [90]. По Н. Н. Туницкому и Е. П. Черненой [91] для продольной диффузии ири ламинарном режиме течения раствора размытие фронта сорбции Р иронорционально коэффициенту продольной диффузии Р = (х1), где а—постоянная. Роль продольной диффузии в динамике ионного обмена была рассмотрена в цитированной выше работе Н. Н. Туницкого, Е. П. Черновой, В. И. Андреева [84]. Авторы показали, что величина х в уравнении Н. А. Шилова слагается из нескольких членов член, обусловленный продольной диффузией и имеющий значение при малых скоростях течения раствора, прямо пропорционален радиусу зерен сорбента и обратно пропорционален скорости течения раствора. Высказывались предположения об особом значении неравномерного аэродинамического двин ения фронта газа через слой сорбента, особенно при наличии в последнем напряжений, обусловленных конструкцией фильтра [86] однако позже было показано, что эти факторы не могут играть самодовлеющей роли, поскольку это исключало бы явление параллельного переноса, наличие которого подтверждается всеми экспериментальными данными [87] кроме того, указанные факторы по величине существенно уступают, например, стопочному эффекту [88]. Поэтому, наряду с прочими факторами, указанные обстоятельства целесообразно учитывать, пользуясь реальным эффективным коэффициентом продольной диффузии [89]. [c.108]

Адсорбционные явления как определяющие микропроцессы в пластах наблюдаются и в уже распространенном методе увеличения нефтеотдачи — полимерном воздействии на нефтяные залежи. Это метод предназначен преимущественно для залежей с высоковязкой нефтью ( iн>50 мПа-с),где при вытеснении нефти необработанной водой даже в макрооднородном пласте развивается, так называемая вязкостная неустойчивость. Однако полимерное воздействие применимо и в залежах с нефтями средней вязкости, а в этих условиях механизм нефтевытеснения во многом определяется степенью адсорбции полимерных растворов в неоднородной пористой среде. Механизм и степень адсорбции многих полимерных рабочих агентов (особенно на основе полиакриламида ПАА) в настоящее время достаточно полно изучены с получением широкого спектра изотерм адсорбции. Построенные на этой основе математические модели процесса, оценивающие динамику факторов сопротивления и остаточных факторов сопротивления, количественно используются в проектных работах и в анализах опытно-промыщленных испытаний метода. Однако этими изысканиями и разработками не ограничивается роль (и учет) микропроцессов в пластах при осуществлении работ по повыщению нефтегазоотдачи. Оказалось, что адсорбция ПАА существенно зависит от состава и свойств породы и от минерализации пластовых вод. Поэтому при усовершенствовании математической модели полимерного воздействия нами предлагается рассматривать полимерный раствор Как активную примесь с изменяющейся подвижностью вследствие адсорбции, степень которой зависит от минерализации пластовых вод (наличие в них подвижных ионов Ма, Са, Ре и др., а также изменяющейся величины pH). Сорбция полимерных агентов благоприятно влияет на соотношение подвижностей вытесняющей и вытесняемой фаз, снижая фазовую проницаемость, но приводит и к отставанию фронта рабочего агента от фронта продвижения воды. Получается сложная игра микропроцессов, при которой желательно получить оптимальное значение нефтевытесняющей способности рабочего агента в конкретных физико-геологических условиях пласта. [c.163]

На хроматофамме, как правило, наблюдаются симметричные пики даже при не танейных изотермах сорбции. Хроматер-мография обеспечивает сжатие хроматографич. зон. Температурный коэф. обогащения (увеличение концентрации анализируемого в-ва в газовой фазе) Oj- связан с изменением адсорбции в-ва при т-рах ввода его в колонку Го и выхода из нее Т . O-j-- Д7 )/Г (Т,), где Г и Г - постоянные Генри при Го и Г,. Сжатие зоны обусловлено разными скоростями движения ее переднего (при более низкой т-ре) и заднего (при более высокой т-ре) фронтов в температурном поле. [c.318]

В заключение заметим, что хотя теории динамики сорбции из потока и фильтрации аэрозолей довольно далеки друг от друга (главным образом из-за того, что кинетика сорбции определяется, в основном, внутренней, а фильтрация аэрозолей — внешней диффузией), все же имеется ряд вопросов, представляющих интерес для обеих теорий. В частности, как было показано в докторской диссертации Радушкевича, неоднородность слоя адсорбента существенно искажает фронт адсорбции. В связи с этим представляет интерес изучение поля течения в слое сферических гранул, которое позволит распространить нашу теорию на гранульные фильтры. [c.317]

Из данного уравнения вытекает требование соблюдения 1Дсорб-ционного равновесия и отсутствия продольной днффузнн, т. е. наличия отвесного фронта нри фронтальном ана.лнзе. Однако строгое соблюдение этих условий практически пе осуществимо, что ограничивает точность определепия изотерм адсорбции фронтальным методом. Возникает задача модификации этого метода, которая позволила бы получать изотермы адсорбции ири наличии раз.мываю-щих факторов. Для этого на выходной кривой фронтального анализа нужно пайтн точку, которая передвигалась бы по слою адсорбента со скоростью, выражаемой уравнением (I. 4). Как показывает теория динамики сорбции, такой точкой является та, в которой концентрация равна половине исходной [c.219]

Предположим, что в так называемой диффузионной области (малые скорости потока) а представляет собой равновесную величину и является однозначной, зависящей только от изотермы адсорбции, функцией х. Приведенное выше уравнение становится тогда простым дифференщталь-ным уравнением для х, которое без труда можно интегрировать, если известна функция а х) и тем самым также д х). Тогда можно рассчхггать форму профиля концентрации стационарного фронта. Например, если изотерма сорбции линейна, т. е. а — дх д = onst), то этим путем получаем [c.188]

Появление асимметричных пиков может вызываться не только нелинейностью изотермы сорбции, но и другими причинами экспоненциальным вводом пробы, адсорбцией на твердом носителе, энтальпий-ной перегрузкой. Последний термин введен Хиггинсом и Смитом При прохождении вещества через колонну ее температура изменяется растворение вещества сопровождается выделением, а десорбция — поглощением тепла и соответствующим изменением температуры данного участка насадкиПри малых концентрациях вещества выделяется незначительное количество тепла, что не вызывает заметных изменений температуры насадки. При больших концентрациях эти изменения становятся значительными и искажают форму пика. В адиабатических условиях температурная кривая совпадает по форме с кривой распределения концентраций увеличение температуры, вызванное адсорбцией вещества, точно равно снижению температуры при его десорбции на заднем фронте пика. Однако выделяющееся тепло частично теряется в окружающую среду, и при десорбции температура опускается ниже первоначальной на термограмме возникает отрицательная область, площадь которой пропорциональна тепловым потерям. Поскольку в области максимума пика наблюдается наибольшая температура, его движение ускоряется. В результате передний фронт пика обостряется, а задний размывается —пик делается асимметричным. [c.48]

Для расчета изотерм адсорбции по хроматографическим данным предложено несколько методов. Наибольшим предпочтением пользуется метод, в котором изотермы сорбции рассчитываются по кривым десорбции [27, 33]. Этот метод можно применять, если диффузионные эффекты сведены к минимуму и адсорбционное равновесие устанавливается достаточно быстро. Разделение в этом случае проводят следующим образом непрерывный поток элюента вводят при заданной температуре в колонку до полного ее насыщения. После этого через колонку пропускают чистый газ-носитель, который элюирует адсорбированное вещество. Снижение концентрации адсорбата в газе-носителе вплоть до его полного исчезновения регистрируется детектором. Изотерму адсорбции рассчитывают, исходя из формы кривой десорбции. На рис. 10.39 показана типичная хроматограмма, представляющая изотерму Ленгмюра. Концентрация сорбата в газе показана как функция времени. Если оба вышеуказанных условия выполняются, фронт адсорбции имеет четкую форму, тогда как ветвь десорбции размыта. Если известно время обрыва фронта адсорбции, то количество адсорбата со можно определить оно пропорционально площади АВОО. Де-сорбционную ветвь кривой можно использовать для расчета количества адсорбированного вещества при концентрациях от [c.225]

Детальное исследование особенностей удерживания и размытия зон углеводородов, спиртов и нитрилов в режиме препаративной хроматографии в потоке азота и водяного пара было осуществлено в работе [82] па колонке длиной 2 м и диаметром 18 мм с внутренней трубкой диаметром 6 мм. Насадкой служил хроматон N с 15% апиезона L. Поскольку сорбционная емкость неподвижной жидкости, как правило, больше сорбционной емкости твердого носителя, нри больших пробах твердый носитель работает в ре-ншме насыщения (изотермы сорбции анализируемых веществ носителем обычно выпуклы). Удерживание и форма верхней части пика определяются свойствами неподвижной фазы, а твердый носитель влияет на вид фронта или тыла пика. При достаточно больших пробах это влияние может быть заметно у основания пика и, следовательно, может не учитываться при формальном расчете эффективности колонки (поскольку определение числа теоретических тарелок производится обычно па основании измерения ширины ника на половине высоты). При малых пробах полуширина пика определяется как адсорбцией твердым носителем, так и адсорбцией неподвижной жидкостью, что вызывает возрастание левой ветви на кривых зависимости эффективности колонки от величины пробы (рис. IV.11), в то время как рост правой ветви обусловлен перегрузкой колонки. [c.97]

Распределение концентрации (фронт) в работающем слое описывается 5-образной кривой, которая в колонне адсорбента постепенно смешается в направлении движения газа и для адсорбции и десорбции имеет различный вид (см. рис. 55, 56). При увеличении длины слоя и тем самым продолжительности сорбции образуется стационарная изоплана, которая в неизмененном виде перемещается по слою. Эта стационарная для данных условий работы изоплана особенно интересна для практических целей. Как показал Викке, такую изоплану можно из измеренной изотермы построить чисто графическим способом. С деталями математического обоснования и вывода графического способа можно ознакомиться в оригинале. [c.215]

На рис. 1 схематично представлена кривая проскока (t) в том виде, как ее можно наблюдать в описанных условиях. Отрезок кривой / соответствует уже стабилизированному движению введенной неизменной смеси в трубке перед колонкой так как на этом отрезке просто вытесняется чистый газ-носитель, заполнявший колонку перед началом опыта, то sjie b dVJdt = Fi (прямая на рисунке продлена далее пунктиром). Однако как только смесь достигает слоя сорбента в колонке, то начинается процесс сорбции (адсорбции или растворения в жидкой неподвижной фазе), что приводит к удалению из потока газа соответствующего количества вещества, что, вследствие постоянства давления и высокой сжимаемости газов, приводит к соответствующему уменьшению скорости потока чистого газа-носителя. Опыт показывает, что скорость выхода вскоре становится постоянной (отрезок II), что является признаком входа фронта целиком в колонку, т. е. сорбция на входе достигает равновесной величины с другой стороны, фронт, по крайней мере его центр тяжести, движется далее по колонке с постоянной скоростью. Однако как только фронт начинает выходить из колонки, эффект сорбции, уменьшающий скорость потока, понижается и скорость выхода газа начинает возрастать, пока не станет снова равной скорости входа в колонку, после чего фронт полностью выходит из колонки. С этого времени линия Vg проходит параллельно прямой Fit (отрезок III). [c.180]