Обычная диффузия газа и жидкости в порах

Обычная диффузия газа и жидкости в порах [c.497]

Если твердое вещество представляет собой агрегат из многих твердых частиц (например, порошка), каким обычно является изучаемый образец, то атом инертного газа, который выделился из какой-либо частицы, может распасться, прежде чем он успеет продиффундировать к поверхности порошка. Такие атомы не оказывают влияния на величину измеряемой эманирующей способности образца, поскольку их излучение нельзя отличить от излучения атомов инертного газа, распадающихся внутри частиц. Существует несколько возможных механизмов выделения атомов инертного газа путем медленной диффузии из порошкообразных веществ. Во-первых, атом инертного газа, обладающий энергией отдачи и вылетающий из одной частицы, может проникнуть в другую частицу, из которой он может в дальнейшем либо выделиться путем диффузии, либо остаться вплоть до распада. Во-вторых, если атом инертного газа попал в пространство между частицами, то, прежде чем выйти на поверхность образца, он должен продиффундировать сквозь поры порошка. Обычно диффузия из пор, наполненных газом, протекает быстро, однако адсорбция инертного газа на поверхности частиц может препятствовать диффузии и привести к уменьшению эманирующей способности образца. Диффузия из пор, наполненных жидкостью, идет значительно медленнее так, например, значительная часть атомов торона (Rn °), с периодом полураспада 54,5 сек., и актинона (Rn i ), с периодом полураспада [c.232]

В пористых мембранах наиболее важны такие структурные параметры, как размер пор, распределение пор по размерам, пористость и геометрия пор. Они должны учитываться в любой разрабатываемой модели. Селективность таких мембран основывается главным образом на различиях между размерами частицы и поры. Описание транспортных моделей будет включать обсуждение всех этих параметров. С другой стороны, в плотных, непористых мембранах молекула может проникать, только если она растворяется в мембране. Степень такой растворимости определяется сродством между полимером (мембраной) и низкомолекулярным компонентом. Далее, вследствие существования движущей силы компонент переносится от одной стороны мембраны к другой путем диффузии. Селективность в этих мембранах определяется в основном различиями растворимостей и/или коэффициентов диффузии. Следовательно, существенными для скорости транспорта параметрами являются такие, которые дают информацию о термодинамическом взаимодействии или сродстве между мембраной (полимером) и диффундирующим веществом. Взаимодействие между полимерами и газами обычно невелико, тогда как между полимерами и жидкостями часто существуют сильные взаимодействия. Когда сродство в системе увеличивается, полимерная сетка будет обнаруживать склонность к набуханию, и это набухание оказывает значительное влияние на транспорт. Такие эффекты должны рассматриваться при любом описании транспорта через плотные мембраны. [c.226]

Обычными путями проникновения жидкостей сквозь твердые покрытия служат открытые поры диффузия же газов облегчается, кроме того, наличием в слое покрытия межкристаллитных и [c.259]

Важна беспрепятственная диффузия веществ в порах катализатора, так как поверхность стенок пор обычно в сотни и тысячи раз превышает внешнюю поверхность зерна. Стремятся подобрать скорость газа (жидкости), величину зерен катализатора и пористость их так, чтобы диффузия не лимитировала. Если это удается, то общая скорость процесса определяется кинетическими стадиями [c.120]

Условия, при которых поверхностная диффузия становится важной, сильно изменяются с изменением природы рассматриваемой системы твердое вещество — газ, поскольку они зависят от существования адсорбированного слоя. Капиллярная конденсация может быть причиной заполнения пор жидкостью, если температура близка к температуре точки росы, однако обычно принимают, что абсорбированный слой настолько тонок, что поперечное сечение пор, доступное для диффузии газа, уменьшается не намного. Затем можно допустить, что поверхностная и газовая диффузия протекают параллельно и что соответствующие потоки, обусловленные ими, аддитивны. [c.56]

Диффузия молекул к поверхности и от поверхности твердого катализатора обычно происходит быстро в газах и медленно в жидкостях. Поэтому для последних суммарная скорость реакции сильно зависит от размеров пор и доступности катализатора. При этом может оказаться, что реакция лимитируется диффузией (т. е. стадиями 1 и 5). Для газов этот случай является редким. На время ограничимся рассмотрением таких каталитических процессов, скорости которых определяются стадиями 2, 3 и 4. Предложены две модели строения сорбированного слоя реагентов па поверхности. Одна из них исходит из того, что сорбированный слой слабо связан с поверхностью и относительно свободно может мигрировать с одного места поверхности к другому. В предельном случае подвижный слои может быть представлен как двухмерный газ, сорбированный на поверхности. Наряду с этой моделью существует и модель сильной связи поверхностного слоя согласно такой модели, можно считать, что каждая сорбированная молекула образует химическую связь с некоторым атомом на поверхности катализатора. В таком локализованном слое миграция реагирующих веществ может медленно проходить либо за счет диффузии на иоверхности, либо за счет испарения и повторной адсорбции. Эти относительно медленные процессы могут лимитировать скорость реакции. [c.536]

Носители (твердую фазу) обычно классифицируют по типам поли-м.еров. Было выполнено очень много работ по изучению проницаемости полимеров по отношению к газам и парам. Несколько меньшее внимание до сих пор уделялось диффузии веществ, растворенных в жидкостях. [c.470]

Обычно в работах, посвященных газо-жидкостной хроматографии, влияние твердого носителя на хроматографические параметры не учитывается, так как оно считается ничтожным. Это положение справедливо не для всех случаев. Так, на поверхности жидкая фаза — твердый носитель наряду с адсорбцией происходит распределение жидкой фазы на поверхности носителя [19, 66, 172, 173]. Вначале жидкость, используемая в качестве неподвижной фазы, заполняет мелкие поры, затем более крупные и уже после заполнения пор жидкостью начинается увеличение толщины адсорбционной пленки жидкости без уменьшения общей поверхности носителя. Большая часть поверхности носителя определяется микропорами. Жидкая фаза заполняет микропоры, что приводит к затруднению диффузии паров в жидкой фазе и к размыванию хроматографических пиков. [c.34]

Размеры зерен. Размеры таблеток катализатора должны быть таковы, чтобы в реакторах осуществлялись условия [16] гомогенности потока жидкости или газа, обычно принимаемого ламинарным. С другой стороны, из-за необходимости поддержания одинаковых условий требуется, чтобы при опытных испытаниях катализатор находился в том же самом потоке и соблюдался тот же диффузионный режим, что и при работе на промышленной установке. Обычно прибегают к компромиссному решению, особенно при исследовании катализаторов, используемых в больших установках их измельчают и доводят до подходящих размеров при условии, что влияние диффузии в порах уже было оценено и проведены опыты с перекрестной проверкой [12, 16—19]. Подобным образом катализаторы для установок флюидного типа могут быть испытаны в виде более крупных агрегатов в статических условиях. Следует отметить, однако, что активность единичной таблетки катализатора может часто изменяться при плотной упаковке, и поэтому для всех образцов нужно применять одинаковые методы работы. [c.758]

Диффузия в пористых твердых телах может проходить по одному из трех механизмов или сразу по нескольким из них. Эти механизмы следующие обычная ( объемная ), кнудсеновская и поверхностная диффузия. В отсутствие поверхностной диффузии близкое расположение пористых стенок не существенно, если поры велики относительно среднего свободного пробега молекул в газе, и процесс аналогичен обычной молекулярной диффузии в газе или жидкости, содержащихся в порах. В данном случае применимы коэффициенты диффузии, о которых говорилось в предшествующих разделах настоящей главы, и представленные в главе 3 уравнения скорости молекулярной диффузии. [c.53]

В системах с крупными порами в отсутствие поверхностной диффузии при относительно высокой плотности газа или тогда, когда поры заполнены жидкостью, происходит обычная молекулярная диффузия под действием градиента концентрации (химического потенциала). [c.330]

Обычными путями проникновения жидкостей сквозь стекловидные покрытия служат открытые поры диффузия газов может происходить также через межкристаллитные и межатомные полости. Стеклоэмали и стеклокристал- [c.52]

Вязкость обычных жидкостей много больше вязкости газов, поэтому в жидкостной хроматографии процессы внешней (между зернами адсорбента) и внутренней (в их порах) диффузии играют особенно важную роль, приводя к сильному размыванию пиков. Это влечет за собой, как известно, уменьшение числа теоретических тарелок N и соответствующий рост Я — высоты, эквивалентной теоретической тарелке, т. е. к падению эффективности хроматографической колонны. В результате часто оказывается невозможным реализовать селективность, присущую данной системе адсорбент — дозируемые вещества — элюент, которая определяется прйродой этой системы. Эти проблемы имеют место и в газовой хроматографии, однако, как было показано ранее, в газовой хроматографии, как правило, можно пренебречь конкурирующей адсорбцией элюента, снижающей адсорбцию дозируемых веществ. Поэтому в газовой хроматографии можно использовать непористые или широкопористые адсорбенты со сравнительно малой удельной поверхностью. Поверхность таких адсорбентов обычно более однородна и доступна. В жидкостной же хроматографии не очень больших молекул приходится применять адсорбенты с гораздо более высокой удельной поверхностью, а следовательно, более [c.283]

В системе газ (пар) — жидкость одни компоненты переносятся из ядра потока жидкой фазы к границе раздела фаз, а затем в ядро потока газовой (паровой) фазы, другие компоненты — в обратном направлении. При этом перенос массы в ядре каждой фазы обычно происходит в результате турбулентнь Х пульсаций, а в вязких подслоях вблизи границы раздела — в результате молекулярной и Затухающей турбулентной диффузии. Перенос в-ва в. этих системах через границу раздела осуществляется путем испарения и конденсацин или в результате растворения га.ча и жидкости. В системах с тв. фазой различают внешнедиффуз. область, когда в-во переносится из ядра газовой или жидкой фазы к пов-сти ТВ. тела, и внутридиффузионную, к-рая характеризуется переносом распределяемого компонента внутри пор (для пористых структур) и диффузией в тв. фазе. Механизм М- в системах с движущимися фазами, такими, напр., как газ (пар) и жидкость в виде стекающей пленки, может существенно изменяться при гидродинамич. нестабильности пов-стн раздета вследствие возникновения межфазной спонтанной турбулентности потоков или нрн noiiepxHo THoii конвекции. Суи ,е( твенное влияние иа состояние н ра.чмер иов-стн раздела оказывает наличие в системе ПАВ. Эффективность М- в значит, степени зависит также от теплообмена между фазами. [c.313]

Для движения потока в изотропной однородной пористой среде (в условиях капиллярной-модели) характерна пропорциональность коэффициента конвективной диффузии средней скорости потока. Известно, что поток жидкости (или газа), двигаясь в системе взаимно связанных капилляров (в насыпанном слое мелкозернистого твердого материала), интенсивно перемешивается. Таким образом, скорость потока изменяется случайным образом, в зависимости от, геометрических и гидравлических парайетров пористой среды. При введении в поток индикатора, не влияющего на свойства жидкости (газа) и режим ее движения, можно установить связь между концентрацией индикатора и локальной скоростью его частиц. Эта-связь будет характеризоваться законом диффузии в турбулентном потоке [24, 25]. Причем следует отметить, что процесс переноса динамически нейтральной примеси не зависит от коэффициента молекулярной диффузии, который обычно мал по сравнению с коэффициентом конвективной диффузии. Другими словами, коэффициент конвективной диффузии определяется такими осредненными параметрами, как скорость потока, ее вязкость и гидравлический, радиус (или другой определяющий линейный размер пористой среды). В качестве структурного параметра можно также использбвать порозность или коэффициент проницаемости с учетом коэффициента формы частиц или пор. [c.39]

Растворы, подобно газам, обладают способностью/к диффузии. Сольватированные молекулы (ионы) растворенного/вещества самопроизвольно перемещаются в среде растворител5 от мест большей концентрации к местам меньшей концентраций. В результате с течением времени концентрация раствора становйтся одинаковой во всем объеме жидкости. Самопроизвольное выравнивание концентрации происходит и тогда, когда два раствора различной концентрации (или раствор и растворитель) отделены друг от друга так называемой полупроницаемой перегородкой (мембраной). Такие перегородки легко пропускают через себя молекулы растворителя (например, воды), но задерживают частицы растворенного вещества. Этим свойством обладают животный рыбий пузырь, пергамент, оболочки клеток и др. Обычно полупроницаемые мембраны готовят искусственно, осаждая железистосинеродистую медь Си2[Ре(СЫ)б] в порах неглазурованного глиняного сосуда. Выравнивание концентрации через полупроницаемую мембрану идет односторонне — путем всасывания растворителя из раствора с меньшей концентрацией в раствор с большей концентрацией. Процесс односторонней диффузии растворителя через полупроницаемую мембрану называется осмосом. [c.16]

Непористые твердые тела не годятся для использования в качестве носителей в газо-жпдкостной хроматографии. Даже у очень небольших частиц поверхность недостаточно велш<а, чтобы предотвратить заполнение пустот и пере.мещение жидкости. Далеко ие каждый пористый носитель для этого пригоден. У таких материалов, как силикагель, большая поверхность в значительной мере связана с наличие.м крайне тонких пор, которые после заполнения растворителем раскрывают для обмена лишь небольшую долю поверхности. Длина пор сравнительно велика, а поэтому для диффузии необходимо значительное время в результате, как указывалось в гл. 4, проявительные пики расширяются. Кроме того, подобные вещества обычно после пропитки еще сохраняют некоторую адсорбционную способность, что приводит к вытягиванию задней границы пика . Многие поверхиостноактивные вещества, в том числе активный уголь, катализаторы крекинга и т. д., принадлежат к этому классу веществ. [c.220]