Диффузия в сорбционных процессах

Исследуем влияние температуры на идеальный фактор разделения. Температурная зависимость проницаемости чистых компонентов, как это следует из уравнения (3.76), зависит от энтальпии растворения и энергии активации диффузии Однако избирательность сорбционного процесса а //, как показано в разд. 2.2, при изменении температуры оказывается более консервативной характеристикой, чем проницаемость А(Т). [c.107]

Одновременно с адсорбцией может протекать другой сорбционный процесс — абсорбция — поглощение газа или пара всем объемом твердого или жидкого тела, т. е. проникновение молекул газа в массу тела, приводящее к образованию твердого или жидкого раствора. Так как диффузия газов в твердых телах проходит весьма медленно, то абсорбция в них идет с весьма ма- [c.72]

Четвертый сорбционный процесс — это хемосорбция, т. е. химическое взаимодействие газа с твердым адсорбентом. Хемосорбция обычно связана с образованием новой фазы. Она может происходить, во-первых, на поверхности адсорбента, если продукт реакции покрывает твердое тело пленкой, непроницаемой для газа. Так, например, при сорбции кислорода алюминием на поверхности образуется тонкая пленка окиси алюминия, которая препятствует дальнейшему течению процесса, не пропуская кислород. Во-вторых, хемосорбция может распространяться (и в большинстве случаев распространяется) на всю массу твердого тела. Примером такой хемосорбции служит поглощение углекислого газа окисью кальция, сернистого газа натронной известью и пр. Скорость хемосорбции может колебаться в самых широких пределах, так как зависит от скорости химической реакции и от скорости диффузии газов через продукты реакции. Хемосорбция обычно необратима. [c.73]

J и I) конвективная диффузия в конечном итоге подавляется сорбционными процессами, в результате чего реализуются условия режима параллельного переноса фронта концентрации. [c.46]

Использование метода ограничивается сравнительно небольшим числом сублимируемых матриц. Кроме того, метод осложнен медленной диффузией микрокомпонентов из глубины частицы к поверхности, а также сорбционными процессами. [c.260]

Характеристика сорбционного процесса близка к описанным выше. Продолжительность установления равновесия составляет 300 ч (см. рис. 36, а), причем первые 70 ч лимитирующим процессом является диффузия в растворе, а последующие 230— 280 ч — диффузия в зерне. Для извлечения золота от 2—3 г/м до 0,2—0,4 г/мЗ при насыщении сорбента на 80—90% требуется 2—3 теоретические ступени контакта. [c.125]

Величина поверхности — одна из главных, но не единственная характеристика сорбционных и каталитических свойств твердого тела, тем более что она функционально связана с его пористостью, определяющей доступность поверхности для адсорбирующихся молекул. Для обеспечения максимального протекания процесса желательно иметь адсорбент или катализатор такой пористой структуры, которая при заданных условиях опыта не создавала бы затруднений диффузии реагентов внутрь пор и отводу продуктов реакции в объемную газообразную фазу. Поэтому, чтобы предсказать размер пор, необходимый для достижения определенной активности твердого тела, нужно создать модель его пористой структуры, а затем рассмотреть вопрос о влиянии различных факторов на кинетику сорбционного процесса и химических реакций и лишь после этого наметить пути улучшения его активности и селективности. [c.41]

Рассмотренные варианты возможных петель гистерезиса и причины, обусловливающие их появление, дают возможность на основании адсорбционно-структурных исследований извлечь очень полезную информацию о форме пор твердого тела. Необходимость таких сведений обусловлена тем, что скорости протекания каталитических и сорбционных процессов связаны с диффузией реагирующих или адсорбирующихся молекул внутри поры. Иначе говоря, внутренний перенос вещества в них оказывает существенное влияние на активность и селек- [c.71]

Макропоры, эффективные радиусы которых превышают 1000—2000 А и лежат за пределами достигнутого в обычной адсорбционной аппаратуре заполнения пор по механизму капиллярной конденсации. Информация о параметрах макропористой структуры может быть получена на основании опытны к данных порометрии, а в ряде случаев и при помощи оптического микроскопа. Удельная поверхность макропор, определенная по методу БЭТ, не превышает 1—2 и не вносит существенных изменений в сорбционный процесс. Главная роль макропор связана с выполнением функции транспортных каналов, облегчающих диффузию адсорбирующихся или реагирующих молекул к внутренним слоям зерен пористого тела и отвод продуктов реакции в газовую или жидкую фазу. [c.208]

Из краткого рассмотрения вопросов диффузии вещества в порах ясно вырисовывается влияние структуры адсорбента на эффективность его работы, кинетику сорбционных процессов и характер переноса вещества, что в значительной степени облегчает задачу подбора адсорбентов и наиболее рационального их использования в сорбционной технике. [c.221]

Влияние размера пор на скорость сорбционного процесса (215). 5. Диффузия в ультрапорах (218). 6. Влияние структуры пористых тел на их каталитическую активность (221). Литература (224). [c.248]

Эта глава посвящена значительно менее изученным вопросам — скоростям и кинетике сорбционных процессов. Отличительная особенность диффузии в цеолитах состоит в том, что диффузия происходит в порах, размер которых близок к размерам молекул. Теория такой диффузии сложна и недостаточно разработана чтобы она развивалась, необходимо накопить достаточно богатый экспериментальный материал. Хотя уже теперь начинают складываться некоторые общие представления, тем не менее, как уже говорилось, закономерности диффузии в цеолитах весьма сложны и коэффициент диффузии О) является одной из самых нестабильных констант. Обзор данных по диффузии в цеолитах недавно опубликован Баррером [1]. [c.461]

Исследования сорбционных процессов, проводимые в институте, развиваются в направлении совершенствования теории метода применительно к решению крупных аналитических и технологических задач. Детальным исследованием конкретных систем раствор—ионит выявляются особенности равновесия и кинетики (физическая модель), определяются характеристические величины (коэффициент распределения, константа обмена, коэффициент внешней или внутренней диффузии), записывается соответствующая [c.8]

ДИФФУЗИЯ в СОРБЦИОННЫХ ПРОЦЕССАХ [c.64]

При теоретическом рассмотрении диффузии в сорбционных процессах возникает ряд специфических проблем, связанных с тем, что диффузия происходит в двух различных средах, из которых обычно по крайней мере одна — движущаяся. Будем предполагать, что зерна сорбента имеют простую форму — шариков или пластинок. [c.64]

Имеется возможность варьирования как сорбента-носителя, так и неподвижной фазы — растворителя. Носитель выполняет ряд функций и в известной степени является усовершенствованием насадки в абсорбционных колоннах. Носитель не должен участвовать непосредственно в сорбционном процессе, так как его участие может уменьшить степень разделения вследствие того, что нарушается линейность изотермы. Сорбент-носитель должен быть свободен от микропор, но иметь достаточную макропористость, чтобы обеспечить значительную скорость диффузии в неподвижную фазу — растворитель. [c.296]

Одновременно с адсорбцией может протекать другой сорбционный процесс — абсорбция — поглощение газа или пара всем объемом твердого или жидкого тела, т. е. проникновение молекул газа в массу тела, приводящее к образованию твердого или жидкого раствора. Так как диффузия газов в твердых телах проходит весьма, медленно, то абсорбция в них идет с весьма малой скоростью и требует большого времени для завершения. С абсорбцией мы всегда встречаемся при поглощении водяных паров. [c.71]

Исследование диффузионного и сорбционного процесса молекул аминокислот свидетельствует о том, что разработка электродиализных схем и электродиализных установок и анализ их работы должны проводиться с учетом диффузии и сорбции молекул аминокислот. [c.449]

Другим структурным типом ионообменников являются поверхностно-пленочные ионообменники твердая сердцевина окружена тонкой пленкой ионообменника. Толшина пленки 1 мкм, общий диаметр частицы примерно 40 мкм. Поскольку диффузия происходит только в тонком поверхностном слое, то и массоперенос происходит быстро. Сорбенты такого типа используются в ВЖХ, так как позволяют ускорять сорбционные процессы. Емкость таких ионообменников низкая. [c.82]

Основная задача изотермической динамики адсорбции в неподвижном слое адсорбента была сформулирована академиком М. М. Дубининым [6] и заключается в предвычисленин основных функций процесса динамики адсорбции (L, t) и a(L, t) на основе знания уравнения изотермы адсорбции и основных коэффициентов уравнения кинетики. Задача определения параметров изотермы ТОЗМ и эффективных коэффициентов внутренней диффузии на основе минимального экспериментального материала решена нами в предыдущих разделах. Здесь рассмотрим математическую модель однокомпонентной изотермической динамики адсорбции в неподвижном слое зерен адсорбента для реальных сорбционных процессов. Вообще, как и при моделировании любых физических процессов, в динамике адсорбции принято использовать модели различной сложности в зависимости от поставленной цели. Цель нашей работы — получение аналитических решений системы уравнений, описывающих реальный динамический процесс в системе адсорбируемое вещество — адсорбент как в линейной, так и нелинейной области изотермы с учетом различных размывающих эффектов. Аналитические решения позволят сравнительно легко проанализировать зависимость процесса от основных физико-химических параметров, определяющих равновесные и кинетические свойства системы, а также переходные функции процесса. Математическая модель однокомпонентной динамики адсорбции в неподвижном слое зерен адсорбента включает следующие основные уравнения. [c.58]

Для изучения основных закономерностей протекания адсорбционно-де-сорбционного циклического процесса в целях наглядности математичеркую модель процесса составляем [84] для адсорбционного аппарата, первоначально свободного от примеси, на вход которого в течение времени /а поступает газ с концентрацией примеси Со затем аппарат переключают на десорбцию, и в течение времени /д на тот же вход аппарата (прямоточная десорбция) поступает чистый газ. Термодинамические параметры процессов адсорбции и десорбции считаем одинаковыми. Кроме того, считаем, что теплота адсорбции мала и теплообмен между твердой и газовой фазами отсутствует. Расход газа через слой поглотителя постоянен, эффект продольной диффузии отсутствует, процесс адсорбции рассматривается во внешне- [c.236]

Адсорбционные процессы относятся к наиболее сложно описываемым и моделируемым объектам химической технологии в силу того, что требуют в значительной мере более детального подхода к формированию модели в связи с. многообразием кинетических факторов, сопровождающих диффузию сорбата в макро-, мезо- и микропорах сорбента и необходимостью учета как специфических характеристик самого сорбента (например, состав и свойства активных центров, условия регенерации), так и особенностей взаимодействия в конкретной системе адсорбент - адсорбат и на стадии адсорбции, и на стадии регенерации. В связи с этим представляет интерес феноменологическая модель адсорбционного процесса в виде длины зоны массопередачи Lo. Зона массопередачи участок длины (высоты) слоя сорбента, в котором и протекает собственно сорбционный процесс с интегральным учетом всех его реалий, перемещающийся по длине слоя от начала к концу процесса в неподвижном слое сорбента и равный необходи юй высоте слоя в процессах в движущемся или псевдо-ожиженном слоях сорбента. [c.30]

Баррер, Барри и Раманизучали влияние кремнезема, вводимого в качестве наполнителя в силиконовый каучук, на коэффициенты сорбции и диффузии бутана и пентана. Были высказаны предположения, что либо кремнезем и каучук как сорбенты действуют независимо друг от друга, либо кремнезем полностью адсорбирует каучук и не является, таким образом, самостоятельным сорбентом. Результаты исследования не соответствовали ни одному из этих предположений, т. е. поведение наполненного каучука было достаточно сложным. Баррер, Барри и Роджерспришли к выводу, что в некоторых случаях резина, содержащая наполнитель — окись цинка, может рассматриваться как трехфазная система, так как в ней имеются пространства, заполненные газом. Следует заметить, что газ, заполняющий отдельные пустоты в наполненном полимере, активно не участвует в процессе переноса, в результате чего коэффициенты диффузии, определенные для стационарного и нестационарного состояния, могут заметно отличаться друг от друга Кьюминс, Ротеман и Ролле исследовали сорбцию водяных паров пленками из сополимера винилаце-тата с винилхлоридом, содержащими в качестве наполнителя кристаллическую двуокись титана, и установили, что в процессе сорбции активную роль играет поверхность частиц двуокиси титана, на которой происходит поглощение относительно больших количеств воды. Б некоторых случаях практически вся поверхность частиц двуокиси титана участвовала в сорбционном процессе, хотя вначале можно было предположить, что эта поверхность была покрыта адсорбированным полимером. [c.196]

Для тех сорбционных процессов, которые лимитируются диффузией в растворе (что бывает иногда ири очень малых концентрациях извлекаемого вещества), целесообразно интеи- [c.105]

Баррер и Дэвис [34] изучили диффузию в Н-шабазите. Н-форма была получена из природного Са-шабазита ионным обменом с МН4С1 с последующим прокаливанием в сухом кислороде. Подробное изучение сорбции в этом образце Н-С4Н10 показало, что с увеличением количества адсорбированного вещества коэффициент диффузии возрастает. Этот результат противоположен тому, который наблюдался ранее нри адсорбции н-С4Н,о на Са-шабазите. Такое различие, возможно, связано с изменением формы изотермы адсорбции, которая в соответствии с уравнением (5) сильно влияет на коэффициент диффузии. С помощью уравнения такого типа была определена константа Х=Оо/КТи было показано, что эта константа практически не зависит от концентрации сорбата. Авторы полагают, что эта величина является более важной константой сорбционного процесса. Расчетные значения энергии активации для нормальных углеводородов приведены в табл. 7-4. Сравнение этих результатов с данными, полученными для Са-шабазита (табл. 7-1), показывает, что для Н-формы энергия активации увеличивается значительно медленнее. Этого можно было ожидать для образца, в котором полости свободны от больших ионов На и Са. [c.474]

Третья глава монографии посвящена диффузии в сорбционных процессах. В этой главе рассмотрена классическая диффузионная задача о поглощающем центре, которая является основой для теоретического описания кинетики сорбции и десорбции, а также описания процессов, определяемых числом столкновений диффундирующих частиц (коагуляция, рекомбинация, лимитируемая диффузией химическая реакция). Эти процессы разбираются в четвертой главе. Одним из сравнительно новых вопросов в теории диффузии является теория процессов, зависяпщх от траекторий блуждающих частиц, например хроматографии. Математическое описание процессов, зависящих от траекторий блуждающих частиц, имеет в настоящее время значение и для химической технологии. [c.5]

Статистические ограничения. Эти ограничения обусловлены тем фактом, что некоторые молекулы оказываются слишком горячими для любого сорбционного процесса, а другие не могут достичь твердой поверхности вследствие диффузии. Это можно проследить по соответствующим эффектам при проведении анализа микропримесей по методике, которая предусматривает стократные автоматические повторения хроматографического анализа углеводородов в воздухе и в других газах. [c.198]

Для объяснения противоречащего кривым потенциометрического титрования факта малой сорбируемости катионов (не только больших, но и малых размеров), а также и для объяснения причин сорбируемости диполярных ионов карбоксильными смолами в Н-форме достаточно предположить, что наиболее замедленным процессом в системе сорбционных процессов является не диффузия сорбируемых ионов, а диффузия десорбируемых с карбоксильных смол ионов водорода. Действительно, в соответствии с кривыми потенциометрического титрования (рис. 5) равновесная концентрация ионов водорода в зерне смолы должна быть ничтожно малой. Следовательно, поток ионов водорода из зерна в. раствор должен быть мал в связи с малым градиентом концентрации.. В соответствии с этим становится понятным и наблюдавшееся явление [15—17] увеличения емкости по стрептомицину карбоксильных смол в Н-форме при добавлении к раствору солей натрия. Кривые потенциометрического титрования при этом смещаются (рис. 5) и равновесная концентрация водорода в зернах смолы повышается, что приводит к увеличению скорости диффузии ионов водорода из зерен ионита в раствор. Кроме того, подобное явление в известной мере может быть связано и со смещением равновесия в трехкомпонентной системе сорбируемых ионов. Наконец, увеличение емкости карбоксильных смол в Н-форме при добавлении конкурирующих ионов натрия мы наблюдали также при сорбции ионов лантана. Не останавливаясь на дальнейшем анализе малой сорбируемости катионов карбоксильными катионитами в Н-форме,. отметим лишь, что сама постановка проблемы в связи с размерами ионов была ошибочной, так как впервые она возникла при изучении сорбции ионов малых размеров — ионов металлов. [c.98]

Из изложенного следует, Что коэффициент диффузии в по-липористых материалах не является однозначной физической константой и зависит от целого ряда факторов, обусловленных особенностями сорбционных процессов, идущих на поверхности реагирующего материала. [c.100]

Выше были приведены решения дифференциальных уравнений с постоянным коэффициентом диффузии. Для сорбирующихся газов характерно изменение коэффициентов диффузии в процессе сорбции, причем это изменение происходит различным образом в зависимости от степени заполнения сорбционного объема, структуры сорбента, природы сорбируемого вещества и некоторых других факторов. Поэтому более общей формой дифференциального уравнения диффузии сорбирующихся газов является следующее [c.101]

Использование гетеросетчатых карбоксильных катионитов, анал11з структур которых приведен в гл. 2, позволяет осуществлять с использованием относительно крупных зерен иопитов препаративные процессы выделения пептидов п белков при стандартных скоростях протекания растворов, т. е. именно в тех условиях, которые относятся к введенному термину — стандартной квазиравновесной хроматографии на ионитах. Ввиду того что коэффициенты диффузии белков в высоконроницаемых ионитах обычно не превышают см с, то как сорбционные, так и де-сорбционные процессы осуществляются с несколько меньшими [c.165]

В связи с этим в последние годы для. изучения структуры полимеров и материалов на их основе наряду с равновесной сорбцией широко используются данные о кинетике сорбционного процесса. Так, коэффициент диффузии молекул сорбата находится в корре-ляци№ со степенью кристалличности полимера акр (рис. 3)-, что было показано в [54]. Это позволило авторам работы вывести уравнение, связывающее О со степенью кристалличности и дающее возможность рассчитать акр по величине коэффициента диффузии [c.206]

Новые возможности в газохроматографическом анализе и при использовании газовой хроматографии для определения различных физико-химических величин открывают поверхностно-слойные сорбенты. В этих сорбентах активное вещество распределено не по всему объему зерна, а только на его внешней, наиболее доступной для хроматографируемого вещества поверхности. Поскольку в глубине зерна сорбционно-активного вещества практически нет, то сорбционные процессы протекают только в поверхностном слое весьма небольшой толщины. Сопротивление массопередаче в таком сорбенте по сравнению с объемным значительно меньше, так как сокращается протяженность путей диффузии хроматографируемого вещества в глубь зерна. Следовательно, применение поверхностно-слойных сорбентов должно приводить к существенному увеличению эффективности колонок и, соответственно, к расширению возможностей газовой хроматографии (рис. УП1-7) [46—67]. [c.190]

Веницианов Е. В. Метод лимитирующей стадии в динамике сорбционных процессов. Сообщ. 1. Области влияния внутренней и продольной диффузий в случае динамики, лимитируемой внепшедиффузионной кинетикой.— Изв. АН СССР. Сер. хим., 1980, № 8, с. 1709—1713. [c.223]

Веницианов Е. В. Метод лимитирующей стадии в динамике сорбционных процессов. Сообщ. 2. Продольная диффузия как лимитирующая стадия.— Изв. АН СССР. Сер. хим., 1980, № 8, с. 1714—1717. [c.231]

Сорбционными процессами в общем случае называются такие процессы, в которых происходит поглощение вещества на границе раздела двух фаз независимо от механизма поглощения. Частными случаями сорбции являются процессы абсорбции и адсорбции. Абсорбцией называется сорбция газа за счет проникновения его (диффузии) в массу сорбента (жидкость, твердое тело) под адсорбцией понимают сорбцию газа на поверхности твердого вещества. Поглощаемый газ в первом случае называется абсорбтив, во втором — адсорбтив поглощающий агент — абсорбент или адсорбент соответственно. В тех случаях, когда поглощаемый газ образует с поглощающим его веществом новое химическое соединение, процесс называется хемосорбцией. [c.33]

Если продукт химической реакции, образующийся при хемосорбции, более или менее проницаем (путем диффузии) для сорбтива, то процесс хем осорбции постепенно распространится а всю массу сорбента, который тогда получает название химического поглотителя. В этом случае сорбционный процесс слагается из двух процессов а) диффузионное проникновение частиц сорбтива через слой продуктов реакции в толщу поглотителя к химически реагирующей поверхности его и б) собственно химический процесс между веществами сорбтива и поглотителя. Вторая стадия (химический процесс) протекает быстро, а первая — медленно (в особенности при применении твердых поглотителей, так как диффузия в твердых телах — процесс очень длительный). В связи с этим в качестве химических поглотите. гй (хемоссрбен-тов) обычно применяют пористые тела или зерненые с малым размером зерен. [c.224]