Равновесная сорбция (адсорбция)

Равновесная сорбция (адсорбция) [c.237]

Уже неоднократно отмечалось, что равновесное значение адсорбции всегда уменьшается с повышением температуры, так как повышение интенсивности молекулярно-теплового движения затрудняет фиксацию молекул на поверхности раздела фаз и способствует равномерному распределению вещества в объеме фазы. Следовательно, с повышением температуры адсорбционное равновесие Од = с) смещается в сторону десорбции. Отсюда, по известному правилу Ле-Шателье, следует вывод, что адсорбция должна сопровождаться выделе- нием тепла. Действительно, сорбция газов и паров всегда сопровождается выделением тепла (за исключением нескольких случаев хемосорбции, в которых химическая реакция идет с поглощением тепла). Выделяющееся при сорбции тепло <3, называемое теплотой адсорбции, есть энергетический эквивалент работы, совершаемой адсорбционными силами. Его относят обычно к единице массы адсорбента [c.75]

Г. М. Панченков пренебрегает продольной диффузией. Он показал, что послойный метод решения задачи динамики сорбции (хроматографии) совпадает со способом приближенного решения дифференциального уравнения материального баланса колонки совместно с уравнением изотермы адсорбции при помощи метода конечных разностей. В динамике сорбции одновременно имеют место два процесса 1) диффузионная доставка противоионов к зерну ионита и 2) доставка сорбируемых противоионов потоком подвижной фазы. Скорости внешней диффузии и потока могут находиться в различном соотношении или скорость внешней диффузии намного больше скорости подвода вещества потоком, или скорость внешней диффузии мала или сравнима со скоростью потока раствора. В первом случае ионный обмен (сорбция) определяется потоком. При решении задачи динамики равновесной сорбции послойным методом можно учитывать или внешнедиффузионную, или поточную кинетику. Для колонки, упакованной шарообразными зернами радиуса, [c.99]

НЫХ мембранах, где имеет место векторное сопряжение процессов кнудсеновской и поверхностной диффузии, а также векторно-скалярное сопряжение процессов сорбции и диффузии. Будем считать скорость процессов адсорбции мгновенной и потому состояния газовой и сорбированной фаз локально-равновесными в любом сечении мембраны. Сопряжение 2-х векторных процессов диффузии через сорбцию приводит, как было показано выше, к изменению проницаемости пористых мембран. [c.68]

В адсорбере с неподвижным слоем теплота сорбции выделяется непосредственно в зоне, где скорость сорбции максимальна. Сильный разогрев в этой зоне снижает равновесную емкость сорбента и замедляет адсорбцию [233]. В противоположность этому при сорбции в кипящем слое теплота, выделяющаяся [c.191]

Теория равновесной хроматографии. Количественные соотношения, рассматриваемые этой теорией, применимы как для жидкостной, так и для газовой хроматографии. Они могут использоваться, если происходит адсорбция на твердом адсорбенте или в очень тонком слое жидкости, нанесенном на поверхность твердого тела (эта разновидность хроматографического метода называется распределительной хроматографией), и в других случаях. Основное условие, при котором выполняется эта теория,— высокая скорость достижения равновесного отношения концентраций в фазах. Это условие выполняется, если сорбция протекает очень быстро или растворитель (инертный газ в случае газовой хроматографии) пропускается через слой сорбента медленно. Т( [c.73]

Каждой концентрации адсорбируемого вещества отвечает определенное равновесное количество его на адсорбенте. Разделение веществ в адсорбционной хроматографии определяется многократным повторением элементарных актов сорбции и десорбции и различием сорбируемости анализируемых веществ. Зависимость количества адсорбированного вещества от его концентрации в растворе при постоянной температуре выражается изотермой адсорбции (рис. 2). [c.10]

Несколько большую информацию о гигроскопичности вещества, чем значения гигроскопической точки, дает изотерма сорбции им влаги из воздуха. Общий вид ее для водорастворимого вещества показан на рнс. 11.1. Участок кривой / соответствует той части изо--термы, которая характеризует адсорбцию влаги из воздуха с относительной влажностью меньшей гигроскопической точки насыщенного раствора фн- Здесь поглощение влаги идет за счет капиллярной конденсации водяного пара, равновесное давление которого над вогнутой поверхностью жидкости в капиллярах меньше давления над плоской поверхностью жидкости. Вертикальный участок II отвечает образованию насыщенного раствора при контакте с воздухом, относительная влажность которого несколько превышает значение ф . При достаточно длительном контакте все твердое вещество перейдет в раствор. Участок III соответствует адсорбции воды из воздуха раствором. При контакте с воздухом, насыщенным влагой (ф = = 100%), как уже отмечалось выше, в равновесии с ним будет бесконечно разбавленный раствор. [c.275]

Изотерма сорбции = / (ф), построенная в логарифмических координатах, характеризуется [П8] двумя прямолинейными участками (рис. И,2). Точка излома соответствует некоторому уровню равновесного влагосодержания вещества, названному критическим влагосодержанием 4 р,ир. Соответствующая ей относительная влажность воздуха названа критической гигроскопической точкой ф р. Наличие излома на изотерме указывает на изменение в этой точке механизма сорбции. Левая ветвь характеризует адсорбцию воды, а правая — образование насыщенного раствора на поверхности зерен вещества. ф .р приближается по своему значению к гигроскопической точке насыщенного раствора ф . Критическая гигроскопическая точка ф1ф и критическое влагосодержание вещества кр являются характеристиками гигроскопических свойств вещества. [c.276]

Нанося на диаграмму в координатах х—у равновесные кривые, которые вычисляются методом, применявшимся выше, получим характерную для абсорбции кривую / и характерную для адсорбции кривую 2. Движущая сила сорбции будет несравненно большей при протекании процесса по [c.544]

Обсудим динамику адиабатической адсорбции, предполагая в порядке первого приближения, что массообмен и теплообмен между фазами системы происходят бесконечно быстро. Такой анализ впервые был выполнен Тодесом и Левиным [59]. Подобно равновесной изотермической динамике сорбции, равновесная адиабатическая модель, несмотря на известную условность, позволяет выявить ряд принципиальных особенностей процесса. [c.230]

При исследовании адсорбции следует рассматривать равновесный и неравновесный режимы. Изучение процесса сорбции при равновесном режиме позволяет выявить влияние статических факторов— вида изотермы, а при неравновесном режиме (случай более сложный) —влияние кинетических факторов. [c.192]

Сорбция — процесс обратимый, т. е. адсорбированное вещество (сор-бат) может переходить с сорбента обратно в раствор. При прочих равных условиях скорости протекания прямого (сорбция) и обратного (десорбция) процессов пропорциональны концентрации вещества в растворе и на поверхности сорбента. Поэтому в первые моменты сорбции, т. е. при максимальной концентрации вещества в растворе, скорость сорбции также максимальна. По мере повышения концентрации растворенного вещества на поверхности сорбента увеличивается число сорбированных молекул, переходящих обратно в раствор. С момента, когда количество сорбируемых из раствора (в единицу времени) молекул становится равным количеству молекул, переходящих с поверхности сорбента в раствор, концентрация раствора становится постоянной эта концентрация называется равновесной. Если после достижения адсорбционного равновесия несколько повысить концентрацию обрабатываемого раствора, то сорбент сможет извлечь из него еще некоторое количество растворенного вещества. Однако нарушаемое таким образом равновесие будет восстанавливаться лишь до полного использования сорбционной емкости (способности) данного сорбента, после чего повышение концентрации вещества в растворе не изменяет величины адсорбции. [c.135]

Важнейшей характеристикой высушиваемого материала является сорбционное равновесие его с влажным воздухом. На рис. 3.1 приведены изотермы сорбции и десорбции паров воды на ПВХ-С-70, полученные статическим и динамическим (хроматографическим) методами [94]. На обоих графиках имеет место сорбционный гистерезис, типичный для капиллярно-пористых тел. Значительно более широкая петля гистерезиса, получающаяся по хроматографическим данным, объясняется присущей динамическому методу тенденцией к занижению равновесной влажности продукта при адсорбции и завышению при десорбции. Для расчетов процесса сушки необходимо иметь изотермы десорбции в достаточно широком интервале температур. В результате исследования сорбционных свойств большой группы полимерных материалов на основе винилхлорида и акрилатов предложено следующее уравнение для описания кривых десорбции в интервале относительной влажности воздуха ( от О до 1,0 [94] [c.88]

На рис. 47, б приведены среднемесячные данные сорбции гумусовых веществ из днепровской воды на гидроокиси алюминия в момент ее образования при гидролизе ионов алюминия в буферной бикарбонатной среде природной воды. Процесс этот протекает быстро и заканчивается в течение нескольких минут, т. е. практически при смешении раствора сернокислого алюминия с водой в производственных условиях. Определение результатов адсорбции проводилось через час после ввода реагента, что обеспечивало полноту достижения равновесного состояния, а также выделение основной массы отработанного сорбента в осадке. [c.120]

Как известно, различают сорбцию статическую, при которой частица жидкости не перемещается относительно частицы сорбента, т. е. движется вместе с последней, и сорбцию динамическую, при которой частица жидкости перемещается относительно частицы сорбента. Первый вид сорбции осуществляют путем ввода сорбента в жидкость, тщательного перемешивания их в течение времени, необходимого для достижения практически равновесного состояния и последующего отстаивания или отфильтровывания сорбента. При динамической сорбции очищаемую воду фильтруют через слой сорбента. В соответствии с этим различают статическую и динамическую удельную адсорбцию. [c.62]

Следует заметить, что моделирование поступления ХОС от неточечных источников (например, вынос ядохимикатов с сельскохозяйственных угодий) в водные объекты - достаточно сложная и многоплановая задача 1106-109]. До сих пор нет универсальной методики, позволяющей рассчитать величину выноса ХОС с водосбора и оценить степень загрязнения водных экосистем В работе [106] для экспертной оценки загрязнения водных объектов пестицидами (xJ opoфo , карбофос и др.) и их суточной нагрузки предложено использовать рассчитанные автором зависимости концентраций пестицидов в поверхностных стоках от содержания в почве Определяющим фактором в данном случае является доза внесения и персистентность ядохимикатов, а общая величина выноса пропорциональна количеству выпавших осадков и площади сельхозугодий. Методика основана на предположении, что разложение пестицидов в почве подчиняется уравнению реакции первого порядка, а адсорбция протекает по закону мгновенной равновесной сорбции, причем пестициды распределяются по всему слою почвы до максимальной глубины проникновения. В случае сильной пространственной изменчивости гидрометеорологических параметров почвы и ее однородности величина смыва ядохимикатов вычисляется отдельно для каждого однородного участка. [c.146]

В адсорбентах, характеризующихся нолимодальным распределением объема пор по эффективным радиусам, например, для активных углей, имеются три разновидности нор микропоры, мезоноры и макропоры, Для равновесной сорбции имеют значение только две первые разновидности пор, так как адсорбцией на поверхности макропор можно пренеберечь из-за их малой удельной поверхности, поэтому = Vмш + ме, где ь ми и Уме—объем микро- и мезопор соответственно. При малых относительных давлениях происходит объемное заполнение микропор. В области более высоких давлений протекает процесс капиллярной конденсации наров в мезопорах, также приводящий к объемному заполнению этой разновидности пор сжиженным паром [44], [c.31]

Покажем, что при решении задачи динамики равновесной сорбции (хроматографии) послойным методом [1—3] может быть учтена либо внешнедиффузионная кинетика сорбции, либо кинетика, обусловленная потоком, при соответствующем выборе величины элементарного слоя Ах. Рассматривая динамику равнонесной сорбции (хроматографии) послойным методом, мы моделируем процесс как перенос.вещества из (1 — 1)-го слоя колонки в г-й слой без адсорбции плюс равновесная адсорбция в -м слое без переноса. Таким образом учитывается дискретность поглощающей среды сорбента. Считается, что равновесие в каждом слое устанавливается мгновенно тогда скорость внешней диффузии намного больше скорости подвода адсорбируемого вещества потоком, а — время, необходимое для того, чтобы вещество, равновесное с (г — 1) слоем сорбента, было перенесено к слою г 1 == 1, 2,. . . ). Следовательно, условие (9) выражает тот факт, что скорость доставки адсорбируемого вещества от одного сорбирующего слоя к другому конечна и равна скорости потока. Легко видеть, что для учета кинетики, обусловленной потоком, необходимо выбрать величину слоя, равную усредненному по потоку расстоянию между двумя соседними зернами сорбента плюс усредненное значение толщины зерна сорбента. Для колонки, упакованной шарообразными зернами радиуса г о, как показывают вычисления, [c.14]

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]

Разделение октена-1 и октенов-2 осуществляли на цеолита СаА, NaX и СаХ. Сорбцию проводили в жидкой фазе при комнат ной температуре до достижения равновесия (табл. 74). На рис. 3( приведены изотермы адсорбции октена-2 из его растворов в окте не-1 на разных цеолитах. Как видно из рисунка, на цеолитах Са/ сорбция октена-2 возможна только в области равновесных кониен траций — от О до 14% (масс.). Более широкопористыми цеолитам (NaX и СаХ) октен-2 во всей области равновесных концентраци сорбируется положительно. [c.202]

Если поверхность серебра полностью свободна от кислорода, то этилен сорбируется равновесно и обратимо, и степень заполнения поверхности очень мала [102]. Совершенно иное наблюдается при сорбции этилена на серебре, покрытом кислородом. Кинетика адсорбции в этом случае описывается уравнением Зельдовича — Рогин-ского, характерным для неоднородной пoвepxнo тJ , [c.173]

В каждом кипящем слое устанавливается постоянная конечная адсорбция Ок, возрастающая сверху вниз. Выходящий же из данного слоя поток содержит с = ф а примеси это количество равновесно адсорбируемому на данной ступени> при условии, что Як > ке. При учете нелинейности изотермы сорбции Ср = ф (а) система балансовых уравнений для каждой ступени нелинейна и для ее решения используется соответствующий алгоритм и программа для ЭВМ [232]. [c.191]

Теория равновесной хроматографии базируется на допущении мгновенного протекания адсорбции и десорбции или растворения и испарения в хроматографической колонке. Основная задача этой теории — установление зависимости между скоростью движения компонента по слою сорбента и его сорбируемостью. В реальных условиях термодинамическое равновесие в колонке установиться не успевает, так как газ движется с конечной скоростью. Поэтому необходимо учитывать процессы диффузии вдоль направления потока и внутрь зерен сорбента, а также кинетику массообмена с ИФ, т. е. кинетику сорбции и десорбции. Если, однако, подобрать условия, близкие к идеальным (оптимальная скорость потока газа-носителя, равномерная дисперсность сорбента, равномерное заполнение колонки, оптимальная температура), можно полагать, что термодинамическое равновесие достигается практически мгновенно. На основе сделанных допущений составляют уравнение материального баланса для некоторого слоя в хроматографической колонке н получают основное уравнение теории равновесной хроматографии, связывающее линейную скорость и перемещения вдоль колонки концентрации с вещества в газовой фазе с объемной скоростью газового потока со и наклоном изотермы распределения (адсорбции) de ide [c.332]

В первой стадии кривая распределения сорбтива в слое угля изменяет свою форму, причем лобовые слои угля имеют насыщение, меньшее равновесной статической активности. Второй период наступает после того, как первые слои угля достигнут величины равновесной активности он характеризуется определенной кривой насыщения, перемещающейся с постоянной скоростью по слою адсорбента. В этот момент из всего объема адсорбента работает лишь относительно небольшой слой определенной высоты. Величина работающего слоя в основном определяется суммарным эффектом кинетики сорбции и скоростью рассеяния тепла, генерируемого в угле при адсорбции паров. [c.156]

В этом виде хроматографии неподвижная фаза представлена твердой покерхиостыо снаружи и внутри гранул сорбента — в их порах. Для пористых сорбентов, как п в случае гидрофобной хро-матографпи, имеет место эффект гель-фпльтрации, поскольку жидкость внутри пор неподвижна, но по сравнению с адсорбцией этот эффект невелик и мы его опять учитывать не будем. На поверхности сорбента, вообще говоря, могут сорбироваться не только молекулы фракционируемого вещества, но н молекулы элюеита, которые могут даже конкурировать с веществом за одни и те же участки поверхности. Однако обычно молекулы вещества обладают намного большим сродством к сорбенту, чем элюент, и такая конкуренция играет второстепенную роль. Равновесное распределение вещества между неподвижной и подвижной фазами определяется процессами его сорбции и десорб]щи на поверхности сорбента, которые в немалой степени зависят от природы элюента, но не столько в плане конкуренции за центры сорбции на поверхности, сколько в том смысле, что от характера элюента зависит растворимость вещества в жидкости подвижной фазы. [c.221]

Значения концентраций зафязнителя в адсорбенте, равновесных при данной температуре с его концентрациями в газовой фазе, выражают в виде так называемой изотермы сорбции. По известной изотерме сорбции определяют количество загрязнителя, которое может поглотить адсорбент при данной температуре, если процесс будет продолжаться до равновесного состояния. Форма функциональной зависимости С =Г(С) должна быть приспособлена для практических расчетов, и поэтому реальные физические явления на границе раздела твердой и газовой фаз, связанные с электронной структурой поверхности и адсорбирующихся молекул, здесь не могут быть отражены. При выборе вида изотерм чаще всего исходят из моделей мономолекулярной адсорбции (по Лэнгмюру), полимолекуляр-ной адсорбции (по БЭТ), объемного заполнения микропор. В отечественной практике проектирования в основном используют последнюю модель, и строят изотерму сорбции по уравнению Дубинина [c.391]

Брадеи [20] установил, что сорбция и десорбция воды различными полимерными материалами контролируется диффузией и зависит лишь от коэффициента диффузии D и равновесного влагосодержания. Он показал, что для описания начальных стадий адсорбции можно использовать упрощенное уравнение [c.22]

При 400°С и />=4200 Па было проведено исследование влияния молекулярной массы сорбтива на величину адсорбции. 1 инетичбские кривые сопоставительной сорбции н-нонана, н-додекана, н-пентадекана и н-октадекана приведены ка рис.З. Как видно из рис.2, с увеличением молекулярной массы адсорбируемого углеводорода наблюдается прирост величины равновесной адсорбции, причем средний прирост на одну группу - СН2 нона-на до н-додекана составляет 1,43 от и-додекана до н-пентадекана прирост уменышется почти вдвое и составляет 0,8 а в следующем промежутке от н-пентадекана до н-октадекана прирост составляет всего 0,37 г/ХООгА/ / на одну группу СН2. [c.184]

КОСТЬЮ какого.-либо вещества из окружающей среды. В очистке воды чаще используется ее разновидность— адсорбция — поглощение вещества из воды на поверхности или в объеме пор твердых тел (сорбентов). Сорбентами могут быть частицы углей, почвы и остатки растений, хлопья коагулянтов и активного ила, осадки сточных вод и т. д. Движущей силой сорбции является разность потенциалов взаимодействия сорбируемого вещества загрязнения (сорбата) с сорбентом и с окружающей средой (водой) при переходе части сорбата из среды на сорбент разность потенциалов уменьшается. При выравнивании потенциалов наступает динамическое равновесие, характеризующееся концентрацией сорбата в растворе Ср, равновесной соответствующей концентрации сорбата на сорбенте ар. Если в адсорбированном состоянии сорбат не претерпел изменений, необратимо изменивших его, то сорбцион-4НЫЙ процесс обратим. Обратный переход сорбата с адсорбента В раствор называется десорбцией. Сорбция, как все экзотермические процессы, чувствительна к температуре, но влияние температуры на ход працесса неоднозначно. [c.114]

Газовая хроматография. Зная время удерживания сорбируемого вещества, можно по форме кривой элюирования оценить равновесные и кинетические характеристики сорбции. Часто используют такие концентрации вещества, которые соответствуют линейному начальному участку изотермы адсорбции. Провести такой эксперимент несложно, значительно труднее осуществить математическую обработку результатов. Наиболее распространены два подхода расчет по уравнению, связывающему ВЭТТ (высота, эквивалентная теоретической тарелке) со скоростью газа-носителя [16], и метод, основанный на анализе моментов [17, 18]. [c.468]