Диффузия и кинетика адсорбции

Вторая группа причин, обусловливающих своеобразие процессов, протекающих при импульсном вводе реагентов Ш1 слой катализатора, имеет чисто кинетическое происхождение и связана с характером движения полос исходных веществ и продуктов по слою катализатора, а также с изменением профиля концентрационных зон в результате диффузии, кинетики адсорбции и десорбции, нелинейности изотерм и т. д. Влияние именно этих процессов на кинетику и будет рассмотрено в настоящей главе. [c.193]

Акт адсорбции проходит весьма быстро, но процесс адсорбции, как это следует из наших опытных данных, протекает в течение нескольких десятков минут поэтому сам акт адсорбции не может влиять на кинетику. Следовательно, скорость процесса адсорбции обусловливают внешняя и внутренняя диффузии. Кинетика адсорбции изучалась с целью выяснения роли этих процессов. [c.54]

Наряду с равновесными характеристиками адсорбента важнейшую роль при изучении адсорбционных технологических процессов играет кинетика адсорбции, которая рассматривает вопросы диффузии адсорбата в единичных гранулах адсорбента и скоро- [c.33]

Инженерный кинетический расчет адсорбционной аппаратуры различного типа с учетом рассмотренных положений должен отражать влияние на адсорбционные процессы (изотермические и неизотермические) основного физического процесса — диффузии в зерне адсорбента. Один из вариантов инженерного метода расчета кинетики адсорбции может быть основан на использовании уравнения диффузии в зерне адсорбента [c.241]

Одним из важнейших параметров математических моделей адсорбционных процессов является эффективный коэффициент диффузии, величина которого определяется при математической обработке экспериментальных данных по кинетике адсорбции. Исследование кинетики адсорбции толуола и н-гептана из растворов толуол - н-гептан соответственно цеолитами КаХ и СаА показало, что изменение Л, во времени носит экстремальный характер /) [c.84]

Обрыв цепей на стенках, происходящий при адсорбции на стенках активных центров, зависит как от кинетики адсорбции, так и от диффузии активных центров к стенкам. Активный центр при движении к стенке может вступить в реакцию продолжения или разветвления цепи. Перемещаться к стенке будет уже другой активный центр. Говорят, что цепь движется к стенке. В целом возникающая диффузия активных центров описывается обычными соотношениями для диффузии, которые разбирались в гл. 3. [c.106]

Макроскопическая кинетика. Макроскопическая кинетика изучает процессы образования вещества, в которых наряду с химическими реакциями учитываются явления диффузии или адсорбции. Иначе говоря, в макроскопической кинетике рассматриваются многостадийные гетерогенные процессы, у которых скорости химических превращений и диффузионных или адсорбционных явлений соизмеримы. [c.17]

Применительно к режиму слабой заторможенности основной части поверхности показана принципиальная возможность совместного учета влияния конвективной диффузии и кинетики адсорбции на формирование динамического адсорбционного слоя на основе совместного решения двух полученных уравнений, одно из которых является интегральным, другое — дифференциальным [1 ]. Обоснованы условия, при которых можно не учитывать влияние на формирование адсорбционного слоя либо кинетики адсорбции, либо объемной диффузии. В этом последнем случае получено весьма общее решение пригодное при Re 1, при любом числе Пекле и любой поверхностной активности. [c.129]

Подавляющее большинство процессов очистки осуществляется в слое адсорбента. Однако насыщение адсорбатом каждой частицы адсорбента, находящегося в адсорбере, зависит от скорости диффузии поглощаемых молекул внутри гранулы, которая в конечном итоге при определенном гидродинамическом режиме определяет интенсивность массообмена. Кинетика адсорбции рассматривает вопросы диффузии в единичных гранулах адсорбента и скорость отработки адсорбционной емкости этих гранул. [c.179]

Баррер и Брук [13], исследуя кинетику сорбции пропана, к-бутана, дихлорметана и диметиламина на кристаллическом порошке шабазита, подтвердили взаимосвязь между энергией активации и температурным коэффициентом кинетики адсорбции. Так, для пропана энергия активации составляет 12,98 к Дж/моль (3,1 ккал/моль) и коэффициент диффузии относительно мало изменяется с температурой. Для диметиламина энергия активации равна 79,61 к Дж/моль (19 ккал/моль) и коэффициент диффузии при изменении температуры с 50 до 100 °С возрастает почти в 50 раз. [c.187]

Однако в ряде работ (они обсуждены в предыдущих разделах) показано, что эффективный коэффициент внутренней диффузии нри адсорбции изменяется но мере увеличения степени заполнения адсорбционного пространства. Поэтому при оценке пригодности уравнений кинетики был предусмотрен второй критерий независимость кинетического коэффициента от концентраций адсорбтива. [c.213]

В работе [28] представлены данные о скорости массообмена при осушке спиртов синтетическими цеолитами. Процесс в этих системах протекал в промежуточной области, и скорость его в значительной степени определялась внешней диффузией. Наиболее приемлемым уравнением кинетики здесь оказалось уравнение (10.5). Коэффщиент его не зависел от исходной концентрации адсорбтива и по экспоненциальному закону убывал по мере увеличения заполнения. Авторы отмечают, что, по-видимому, не существует приближенного уравнения, пригодного для описания кинетики адсорбции во всех системах и ситуациях. [c.213]

Кроме того, с помощью соотношения (У-12) и небольшого числа экспериментальных данных можно рассчитать коэффициент массоотдачи при адсорбции органических веществ из биологически очищенных сточных вод, т. е. для случая, представляющего особый интерес при очистке сточных вод с целью их повторного использования. Согласно данным, приведенным в монографии [16], при биохимическом разрушении различных классов веществ образуются часто одинаковые промежуточные продукты, в результате чего биологическая очистка способствует своеобразному выравниванию качественного состава стока. В таком случае можно ожидать, что процесс адсорбции растворенных веществ из биологически очищенных стоков будет протекать примерно так же, как и при поглощении индивидуальных веществ. Естественно, что величина коэффициента диффузии растворенных веществ в биологически очищенной сточной воде представляет собой некоторую эффективную величину для смеси веществ неизвестного, но практически постоянного состава, поэтому ее непосредственное вычисление не представляется возможным. Методика определения />м для такого случая разработана в [17]. Определив [18] на основании одного измерения внешнедиффузионной кинетики адсорбции (при достаточно низких числах оборотов мешалки) значение Рп при сорбции органических веществ из биологически очищение [c.116]

При построении теоретической модели непрерывной адсорбции в многоступенчатых противоточных адсорбционных установках необходимо учитывать основные закономерности кинетики адсорбции растворенных веществ [46]. В аппаратах — смесителях высокая степень перемешивания адсорбента и очищаемой воды обеспечивает быстрый подвод растворенных веществ к поверхности зерен, поэтому кинетика адсорбции в них в большинстве случаев лимитируется внутридиффузионным про цессом. Внутридиффузионную кинетику адсорбции органических веществ из водных растворов определяет в основном диффузия адсорбированных молекул. Рассмотрим уравнения, моделирующие процесс адсорбции в трехступенчатой нротивоточной схеме с учетом времени пребывания частиц в реакторах, причем первым будем считать реактор, стоящий по направлению перемещения адсорбента. Тогда при условии постоянства концентраций поглощаемых веществ на каждой ступени (динамическое равновесие) для каждой ступени справедливы следующие уравнения [c.125]

Мы не рассматриваем здесь вопроса о скорости адсорбции. Безусловно, однако, что все адсорбционные процессы хроматографирования должны проводиться в условиях, близких к равновесным. Равновесие же может быть достигнуто лишь при условии соблюдения требований кинетики адсорбции, т. е. при подборе таких скоростей потока, которые обеспечивают время контакта раствора с адсорбентом, необходимое как на перенос вещества из объема раствора к поверхности адсорбента, так и на собственно процесс адсорбции, а также на диффузию или миграцию молекул адсорбирующегося вещества по поверхности адсорбента. Все эти вопросы требуют специального рассмотрения [11] и выходят за рамки настоящего руководства. [c.19]

Допустим, что в реальных условиях процесс хроматографирования газовой смеси отвечает условиям, близким к равновесным. Тогда мы можем налагать, что газ протекает через хроматографическую колонку с такой скоростью, которая обеспечивает установление термодинамического равновесия. В этом случае мы должны допустить отсутствие диффузии газа вдоль потока и внутрь зерен адсорбента, а также не учитывать кинетику адсорбции и десорбции. [c.137]

Ж. ДИФФУЗИЯ и КИНЕТИКА АДСОРБЦИИ [c.685]

Некоторые сведения ио кинетике адсорбции и диффузии различных газов и паров в цеолитах собраны в табл. 8.34. Большинство представленных в ней данных относится к цеолитам типа А, морденитам и шабазиту. [c.699]

С и - вклады конечных скоростей массообмена в подвижной и неподвижной фазах (т. е. вклады внешней и внутренней диффузии и собственно кинетики адсорбции и десорбции [4]). [c.19]

Трактовка экспериментальных данных по кинетике адсорбции пористыми адсорбентами требует в общем случае знания внутренней структуры таких адсорбентов. Вместе с тем анализ работ по кинетике адсорбции показывает, что в большинстве случаев для описания адсорбционного процесса исследователи применяют уравнение внутренней диффузии в виде [c.285]

Рассмотренная математическая модель внутридиффузион-ного переноса в гранулах адсорбента предполагает, что массоперенос в твердом теле полностью определяется некоторым постоянным коэффициентом диффузии. Действительно, проникание адсорбата внутрь зерна адсорбента — процесс диффузионный, а под коэффициентом диффузии D понимают количество вещества, диффундирующего в единицу времени через 1 см поверхности при градиенте концентрации, равном единице. Естественно, что нельзя ожидать, чтобы один постоянный коэффициент диффузии описал те явления, которые происходят в процессе переноса адсорбата в таких сложных пористых структурах, которыми обладают гранулы любого промышленного адсорбента. Величина D должна рассматриваться как эффективный коэффициент диффузии, значение которого зависит от структуры пор и вклада в массоперенос различных транспортных механизмов, таких как нормальная или объемная диффузия, молекулярная или кнудсенов-ская диффузия и поверхностная диффузия. Для того чтобы учесть негомогенность структуры адсорбентов, при экспериментальном и теоретическом изучении кинетики адсорбции микропористыми адсорбентами в настоящее время широко используется представление о бипористой структуре таких адсорбентов [18], которое предполагает два предельных механизма массопереноса диффузия в адсорбирующих порах (например, в кристаллах цеолита) и перенос в транспортных порах. [c.50]

Изучение кинетики адсорбции в чистом виде — задача крайне сложная, так как наблюдаемое поглощение вещества на границе фаз протекает в два этапа 1) диффузия вещества к поверхности 2) собственно адсорбция. Очень часто кинетику наблюдаемого процесса определяют преимущественно диффузионные явления. В пористых адсорбентах могут существовать два режима диффузионных процессов внешнедиффузионный и впутридиффузионный. [c.70]

Для всех случаев, когда ПАВ вводится непосредственно в жидкую фазу, контактирующую с твердой поверхностью, характерен резко выраженный гистерезис смачивания уменьшение (или увеличение при хемосорбции) краевого угла происходит постепенно, по мере того как на новых поверхностях, покрываемых жидкой фазой, успевает происходить адсорбция ПАВ. Особенно существенна роль кинетики адсорбции и диффузии ПАВ при управлении с помощью ПАВ капиллярной пропиткой в этом случае, по данным Чураева, впитывающийся в капилляры раствор быстро обедняется ПАВ из-за адсорбции на стенках капилляров, так что скорость процесса пропитки может лимитироваться диффузионным подводом ПАВ из объема раствора к менискам в порах. [c.107]

Наряду с продольной диффузией -размывание определяется медленной кинетикой адсорбции. Из-за медленной десорбции возникают хвосты на пике, а медленная сорбция ириводн г к то.му, что впереди образуются языки . Кроме того, ири движении потока в гранулированном слое возникает специфическое размывание из-за того, что скорость двия сния вдоль слоя газа-носителя не постоянна, а изменяется в зависимости от того, в каком месте между зернами проходит газ. [c.404]

Использованные в теории Фрумкина упрощающие предположения о слабом изменении адсорбции, возможности аппроксимации ее угловой зависимости с помощью os 0, возможности описания влияния поверхностно-активных веществ на движение поверхности капли с помощью коэффициента торможения подтверждаются в следующих предельных случаях при малом значении числа Пекле Ре aUiD а — радиус пузырька, и — его скорость D — коэффициент диффузии поверхностноактивного вещества) при Ре > 1, Re < 1 Re = aU/v (v — кинематическая вязкость жидкости), сильном торможении поверхности и умеренной поверхностной активности при Ре 1, Re С 1, если несмотря на относительно быстрое установление адсорбционного равновесия динамический адсорбционный слой формируется под влиянием кинетики адсорбции, что возможно лишь при очень низкой поверхностной активности. При Ре > >1, Re 1, слабом торможении и низкой поверхностной активности относительное изменение адсорбции невелико, но [c.128]

Характер зависимости времени отработки адсорбционной емкости от размера гранул цеолита резко меняется, если адсорбируются молекулы, близкие по размерам к размерам пор. Это отчетливо видно из сопоставления кривых, отражающих кинетику адсорбции и-гептана на цеолитах NaX и СаА (рис. 8,4). Время достижения любой заданной степени отработки адсорбционной емкости для гранул цеолитов СаА диаметром 2 и 3 мм практически одинаково. Некоторый рост времени отработки наблюдается лишь при переходе от трех- к четырехмиллиметровым гранулам. Следовательно, процесс переноса при поглощении нормальных парафинов цеолитом СаА лимитируется преимущественно диффузией в кристаллах цеолита. Следует отметить, что в этом случае замена азота в качестве газа-носителя на гелий не приводит к изменению скорости адсорбции диффузия в кристаллах практически не зависит от типа газа-посителя. [c.183]

Интенсификация процесса поглощения примеси за счет поверхностной диффузии особенно отчетливо проявляется при сопоставлении скорости адсорбции таких веществ, как вода, цеолитами со связующими и без связующего. В последнем случае, как указывалось, вторичная пористая структура составлена сростками кристаллов цеолита и транспорт адсорбата эффективно происходит по поверхности этой силикатной поверхности, что значительно убыстряет процесс поглощения в целом. Поэтому скорость поглощения воды цеолитом без свя35 -ющего значительно выше, чем у обычных типов цеолитов, где вторичные поры выстланы не активным в кинетическом отношении материалом — глиной. Как будет показано ниже, в некоторых случаях это свойство цеолитов без связующего становится решающим при выборе типа адсорбента для решения конкретной задачи. Кинетика адсорбции [18] часто определяет выбор поглотителя. [c.189]

Из уравнения С /-12) при известных величинах V, Ур, р. N можно рассчитать коэффициенты массоотдачи р. Коэффициент молекулярной диффузии растворенного вещества в воде можно найти по полуэмпирической зависимости Уилке — Чанга [13]. Величина 5о определяется по методике, описанной в [14]. Соотнощение (У-12) можно использовать для расчета коэффициентов массоотдачи при адсорбции смеси двух веществ из разбавленных растворов. Теоретическая модель впсшнедиффу-знойной кинетики адсорбции смеси двух органических веществ из водных растворов рассмотрена в [15]. [c.116]

Заканчивая рассмотрение внутридиффузионной кинетики адсорбции, следует отметить, что так или иначе все работы, посвященные попыткам получения кинетических соотношений для частиц адсорбентов, основаны на предположении о проникновении целевого компонента внутрь частиц лишь за счет диффузии в неподвижной газовой фазе, заполняющей внутренний объем пор. Кроме того, всегда предполагается равновесие ме.жду количеством вещества, адсорбированного на стенке поры (и отнесенного к объему адсорбента), и концентрацией целевого компонента в газовой фазе, заполняющей объем поры. Процесс всегда полагается изо-термическр.м. [c.184]

Фазовое состояние адсорбируемого вещества влияет на длительность процессов массопередачи, или массопереноса. В жидкой фа. зе подвижность адсорбируемых молекул очень мала. Скорость диффу. зии, а следовательно, и кинетика адсорбции в жидкости значительно ниже, чем в га. зовой среде. Скорость прохождения поглощаемого вещества чере з адсорбент в жидком состоянии должна быть значительно ниже, чем в га зовом, что требует большой высоты слоя адсорбента. Поэтому чаще всего адсорбция прои зводится в га зовой (паровой) фа зе. При этом для снижения температуры адсорбции на практике применяют адсорбцию в среде газа-носителя, который ускоряет диффузию молекул адсорбируемого вещества, снижает его парциальное давление в потоке. [c.208]

Диффузионные характеристики цеолита типа А легко изменить, если произвести обмен ионов натрия на катионы большего или меньшего размера. При обмене натрия на калий эффективный диаметр пор уменьшается, в то время как в кальциевой фор>хе размер пор увеличивается до полного диаметра кольца каркаса. Диффузия различных молекул на цеолитах типа А интенсивно изучалась именно из-за возможности контролируемого изменепия диаметров пор. Изучена кинетика диффузии и адсорбции постоянных газов и углеводородов на разных катионных формах этого цеолита. В качестве иримера иа рис. 8.28 показана адсорбция азота и аргона на порошке цеолита NaA [153]. Скорость адсорбции обоих газов быстро уменьшается с понижением температуры. На начальном участке кривой, соответствующем нескольким первым минутам, имеется прямолинейный участок, на котором выполняется диффузионный закон. [c.686]

В работах [81, 162] кинетика адсорбции метана, этана, пропана и к-бутана на цеолите СаА изучена весовым методом. Согласно полученным данным, скорость диффузии и кажзтцаяся энергия активации зависят от концентрации. Более удовлетворительные корреляции получены после введения коэффициента сопротивления. Коэффициент сопротивления является эмпирической величиной, которая служит мерой общего сопротивления структуры цеолита потоку адсорбата. Данные по кинетике адсорбции всех четырех углеводородов в широком интервале температур описываются уравнением [c.692]

Кинетика адсорбции и десорбции этана, к-бутана и н-пентана изучалась на водородных формах синтетических цеолитов Т, и зеолона, полученных разложением соответствующих аммонийных форм [171]. Кроме того, изучалась встречная диффузия двуокиси углерода и этана. Для сопоставления скоростей диффузии использовалась константа времени т (табл. 8.30). Эта константа для цеолита У оказалась значительно большей, чем для зеолона. Следовательно, вопреки ожиданиям скорость диффузии этана в Н-зеолон выше, чем в цеолит НУ. [c.696]

В КОЛОНОЧНОЙ жидкостной хроматографии значение А обычно попадает в интервал от 2 до 5 для очень хорошо набитых колонок оно оказывается равным 1. Значение В попадает в интервал от 1 до 2 (обычно 1.5). Величина С зависит от взаимосвязи различных процессов, таких как диффузия в застойной подвижной фазе (в порах частицы), диффузия в неподвижной фазе и кинетика адсорбции. В отличне от параметров А и В, параметр С меняется в зависимости от вида растворителя и вещества (растворенного вещества) среднее значение С попадает в интервал от 210 -до 6 10-1. [c.104]

Мы не занимались специально изучением данного вопроса, но при исследовании кинетики адсорбции бензола и бромбензола японскими активными углями типа MS было обнаружено, что на некоторых образцах адсорбция протекала чрезвычайно медленно как правило, это говорит об активированном характере процесса. При изучении кинетики адсорбции бромбензола такими образцами активных углей методом рентгеновского просвечивания мы наблюдали картину, представленную на рисунке, (2), стр. 289. Это говорит, с нашей точки зрения, о том, что лимитирующей стадией адсорбционного процесса является перепое вещества в микропорах адсорбента, в этом случае геометрический размер гранулы адсорбента не должен влиять на скорость адсорбции. Вместе с тем в работе [3], в которой изучалась диффузия криптона в ультрамикроиористых битумных активных углях, сделаны совершенно противоположные наблюдения. Диффузия в таких углях носит активированный характер, а эффективные коэффициенты диффузии очень сильно зависят от размера молекул и от эффективного диаметра микропор. [c.273]