Коэффициент внутренней диффузии в сорбент

Представляет значительный практический и теоретический интерес исследование влияния на скорость внутренней диффузии — добавок, вводимых в уголь и образующих в объеме его пор отдельную раздробленную фазу. Обобщение результатов таких измерений позволит сделать вывод о характере и степени влияния пропиток на свойства угля как сорбента и как основы поглотителей. Действительно, если в процессе переноса адсорбата внутри зерна играет существенную роль молекулярная или объемная диффузия, то заполнение значительной части объема пор должно приводить к резкому уменьшению коэффициента внутренней диффузии. С другой стороны, если перенос осуществляется посредством поверхностной диффузии, то при этом возможно как уменьшение, так и увеличение скорости внутренней диффузии, в зависимости от характера изменения характеристической кривой и от того, [c.278]

Для обработки опытных данных применяли простое уравнение внутреннедиффузионной кинетики для одного вещества с постоянным коэффициентом внутренней диффузии. Возможность применения этого уравнения вытекает из всей совокупности экспериментальных данных, полученных в настоящей работе. Действительно, было найдено, что 1) скорость поглощения этилена не зависит от скорости газового потока (при изменении скорости потока в 2 раза опытные точки ложатся на одну кривую) 2) в начальной стадии процесса (примерно до F=0,5) наблюдается линейная зависимость степени отработки зерна от корня квадратного из времени контакта газовой смеси с сорбентом. Отношение же F t при этом изменяется примерно в 6 раз 3) величины критерия Био, рассчитанные по найденным в работе значениям коэффициентов внутренней диффузии, лежат в пределах 60—200. Большие значения критерия Био подтверждают внутреннедиффузионный характер кинетики адсорбции этилена 4) кривые скоростей адсорбции и десорбции совпадают, что показывает практически удовлетворительное постоянство коэффициентов диффузии внутри исследуемого интервала концентраций 5) присутствие второго компонента практически не снижает адсорбции этилена, а количество второго компонента, вытесняемого этиленом, незначительно по сравнению с величиной адсорбции этилена (особенно для систем, содержащих водород и азот). [c.283]

Ркс. 3. Опытные данные по зависимости коэффициента внутренней диффузии от величины адсорбции этилена, природы второго компонента, пористости сорбента и температуры [c.284]

Найдено, что величина коэффициента внутренней диффузии существенно зависит от пористости. В образцах углей АГ-2 с насыпными весами 0,675 А) и 0,540 В), отличающихся друг от друга суммарным объемом пор на 30% и объемами макро-, микро-и переходных пор на 22,44 и 34%, коэффициенты диффузии соответственно равны 3,70-10" и 8,9-10 см сек. Это различие в величинах коэффициентов внутренней диффузии не может быть объяснено изменением коэффициента Г, так как произведение DP также изменяется (от 0,46-10" до 1,37-10 см сек). Такая сильная зависимость от пористости наблюдается в том случае, если основную роль в переносе вещества внутри зерна играет молекулярная диффузия. Сильная структурная чувствительность коэффициента внутренней диффузии показывает целесообразность измерения кинетики адсорбции для характеристики структуры сорбентов. [c.286]

В уравнении (70) неизвестной является лишь одна константа — коэффициент внутренней диффузии D, величина которого зависит от структуры сорбента а о — может быть найдена из изотермы адсорбции, как равновесная величина адсорбции для концентрации Со. Одним из возможных способов определения D является следующий. Для данных условий опыта вычерчивается семейство кинетических кривых согласно уравнению (70) для [c.234]

Кинетические свойства карбоксильных катионитов также зависят от природы мономера, используемого при синтезе ионита [397]. На рис. 5.7 приведены данные, иллюстрирующие изменение начальных коэффициентов внутренней диффузии стрептомицина при сорбции катионитами, полученными с разными кислотами-мономерами. Используя в качестве мономера малеиновую кислоту, можно значительно улучшить кинетические свойства сорбента. [c.188]

В принципе наиболее надежным методом измерения коэффициента внутренней диффузии могут служить эксперименты, в которых определяется распределение диффузионного вещества по глубине сорбента. Этот метод остается правильным и в том случае, когда на интегральное количество поглощенного вещества начинает заметно влиять внешнедиффузионная кинетика, хотя обработка результатов эксперимента при таком совместном механизме несколько усложняется. Этот метод получил широкое распро- странение при изучении диффузии в металлах и полупроводниковых материалах [135—140]. Обычно эксперимент проводят на пло- [c.127]

Последнее поло)кение подтверждается том, что коэффициент внутренней диффузии мало зависит от концентрации и степени отработки зерна сорбента. [c.387]

ВЛИЯНИЕ РАЗМЕРА ПОР СОРБЕНТОВ НА ВЕЛИЧИНУ ЭФФЕКТИВНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ВНУТРЕННЕЙ ДИФФУЗИИ ПАРОВ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ [c.143]

Известно [1], что эффективный коэффициент внутренней диффузии различных веществ с увеличением размера нор линейно убывает. Однако при соизмеримости сорбируемых молекул с диаметром пор сорбентов имеет место наложение адсорбционных полей противоположных стенок пор, что приводит к увеличению эффективного коэффициента диффузии. [c.143]

Рис. 3. Влияние размера пор сорбентов на эффективный коэффициент внутренней диффузии паров нри 20 С

Результаты экспериментов показали, что графики зависимостей В1 (t прямолинейны, а зависимостей Р t) и —1д (1—Р) t) представляют собой кривые. Отсюда был сделан вывод, что стадией, лимитирующей скорость сорбции ионов кобальта в этих условиях, является диффузия в зерне сорбента [ ]. В случае, если катионит не был предварительно замочен в растворителе до полного набухания, на кинетику поглощения ионов оказывает влияние скорость набухания сорбента, которая в диоксане значительно ниже, чем в водных растворах. Следствием этого является искажение вида кривых Р ( ), Bt (() и —lg (1— ) ( ). Коэффициенты внутренней диффузии ионов кобальта находились по формуле [c.212]

Таким образом, уравнения кинетики процесса адсорбции любой сложности могут быть рассчитаны на ЭЦВМ, по и в этом случае необходимо знать коэффициент внутренней диффузии Z),., динамическую активность сорбента, а также уравнение изотермы адсорбции [11]. [c.198]

Здесь В — коэффициент внутренней диффузии р — коэффициент внешнего массообмена В1 — диффузионное чис. о Био ан — предельная величина адсорбции ру —кажущаяся п. отность сорбента. [c.211]

В теории хроматографии на зернистых сорбентах, к сожалению, нельзя вычислить коэффициент продольной диффузии и толщину диффузионного слоя у зерен в колонке. От этой теории выгодно отличается теория капиллярной хроматографии, в которую не приходится вводить каких-либо эмпирических коэффициентов помимо коэффициента диффузии и коэффициента растворимости паров в пленке нелетучей жидкости, покрывающей внутренние стеики капилляра. Движущейся фазой служит газ, текущий по капилляру. Размытие зон разделяемых веществ в капиллярной хроматографии определяется следующими факторами внутренней диффузией в неподвижной жидкой пленке и в газе, продольной диффузией и размытием, связанным с распределением скоростей газового потока. Размытие, связанное с внутренней и продольной-диффузией, уже было рассмотрено. Если положить в выражении (III.81) величину поверхности раздела на [c.87]

На размывание адсорбционных волн при поглощении веществ сорбентом из потока носителя влияют внутренняя диффузия, массопередача от потока к зернам сорбента, продольная молекулярная диффузия, грануляционный и стеночный эффекты [1], В работе [1] рассмотрено общее решение задачи динамической сорбции при линейной изотерме и значение динамических констант при различных механизмах размывания адсорбционных волн. Общее действие этих трех последних факторов может быть оценено некоторым эффективным коэффициентом продольного переноса О [2]. Тогда эффективный кинетический коэффициент 3 , определяемый из динамических опытов, будет выражаться по [2] уравнением (1) [c.267]

При рассмотрении вопроса о скорости поглощения частиц, например молекул или ионов, поглощающим сферическим зерном сорбента бесконечно большой емкости ( 6) мы пришли к заключению, что основное падение концентрации около зерна происходит в области, сравнимой с радиусом сферы. Далее было показано ( И, 12), что в текущей жидкости или газе, или при перемешивании поток частиц к зернам сильно возрастает, при этом градиент концентрации устанавливается лишь в тонком слое у поверхности сорбента. Перейдем теперь к зерну сорбента конечной емкости и примем, что поглощенные частицы могут диффундировать в нем. Допустим, что коэффициент в зерне сорбента, который обозначим Вс, не зависит от концентрации частиц в сорбенте. Предположим, что скорость внешней диффузии настолько велика, а скорость диффузии в сорбенте настолько мала, что процесс поглощения частиц зерном определяется исключительно внутренней диффузией. (Область при- [c.63]

М " ) в структуре координационное число КЧ (R) = 8, расстояние d , о 0,27 нм. Коэффициент разделения Kj,. са - ДО 7,0 - 7,5. Коэффициент внутренней диффузии D в гранулах сорбента обычно не выше 2-10 mV , возможен переход части ионов М в необменное состояние. [c.135]

Как видно из табл. 1, ширина фронта стронция и неодима, рассчитанная при предположении только внутридиффузионного механизма, значительно меньше экспериментальной. При расчете размытия коэффициент внутренней диффузии во всех точках фронта принимали постоянным, сответствующим передней части фронта. С увеличением заполнения сорбента ионами стронция или неодима коэффициенты внутренней диффузии [c.125]

Один из основных компонентов ионообменной системы — сорбент — стандартизуется или по непосредственно интересуюш им водоподготовку (а потому ограниченным) показателям, или как химический реагент. Обычно приводятся данные по обменной емкости, набухаемости, химической устойчивости, механической прочности и пр. В то же время, если пе непосредственно расчет любых ионообменных систем, то хотя бы подход к такому расчету был бы значительно облегчен, если бы во всех работах, даже прикладного характера, приводились бы данные о наиболее важных величинах, характеризующих статику и кинетику (а следовательно, и динамику) ионного обмена константам равновесия и коэффициентам внутренней диффузии. [c.84]

По абсолютной величине коэффициенты внутренней диффузии ионов в ионообменных сорбентах существенно меньше, чем тех же ионов в растворе у однозарядных — меньше в 3—10 раз, у двухзарядных — в 5 — 100, у трехзарядных — в 10—1000 [64]. Таким образом, при переходе от однозарядных ионов к двухзарядным (или от двухзарядных к трехзарядным и т. д.) коэффициент диффузии уменьшается примерно на один порядок величины. Так, например, для одного пз катионитов коэффициент диффузии натрия оказался равным2,76-10- , коэффициент диффузии цинка — 2,89-10- и иттрия—3,18-10- [76]. При этом все различия между значениями коэффициентов диффузии ионов данной величины заряда лежат в пределах одного порядка и ни в одном из случаев не превышают значения коэффициентов диффузии иопов другой величины заряда. [c.103]

Считая структуру сорбента изотропной [ ], что свойственно углям 1-го структурного типа, мол по принять равномерным рапределение адсорбированной воды по объему зерна сорбента тогда и при сорбции на сухом сорбенте величина коэффициента внутренней диффузии может быть принята постоянной, зависящей лишь от структуры сорбента. [c.393]

Очень важным является коэффициент С, зависящий от скорости массообмена между подвижной и неподвижной фазами. Для пористых сорбентов неподвижная фаза включает и тот объем элюента, который заключен в порах внутри частиц сорбента. Для современных сорбентов 5 = 200—600 м /г, объем пор составляет 0,2—1,0 мл на 1 мл упакованного слоя. Объем элюента между частицами (внепгняя пористость) ж0,4 мл. Элюент в порах практически неподвижен. Это вызвано тем, что поры не сквозные, а диаметр пор в 100—200 раз меньше диаметра каналов между частицами. Поэтому даже в сквозных порах скорость движения в 10 000—40 000 раз меньше, чем между частицами, но зато пути диффузии меньше. В силу этого массообмен между подвижной и неподвижной фазами, даже для несорбирующихся веществ, происходит за счет истинной диффузии. Для сорбирующихся веществ следует также учитывать массообмен между неподвижным элюентом и поверхностью твердого сорбента. Значение С зависит исключительно от внутренних свойств сорбента размера и формы пор, однородности их по размерам и форме и др. Для хорошего сорбента С = 0,03—0,07. [c.252]

Пористые сорбенты в большем или меньшем количестве содержат очень мелкие поры, которые по размерам близки к поперечникам молекул. В последнее время специально получают сорбенты, в которых ультрапорам принадлежит основная часть сорбционного объема (цеолиты, пористые стекла, сарановые угли). Поэтому возникает необходимость получить экспериментальные данные, позволяющие выявить зависимость коэффициента внутренней диффузии сорбирующихся паров от размера ультрапор сорбентов. Это в какой-то степени и является целью настоящей работы. [c.144]

Установлено, что величина эффективного коэффициента внутренней диффузии для сорбирующихся паров проходит через максимум для сорбентов, обладающих эффективным диаметром пор, равным 8,5 A. [c.150]

Кинетические и электрохимические свойства карбокси.льных катионитов зависят от природы карбоновой кислоты (мономера), используелгой при синтезе ионита. На рис. 4 приведены результаты, иллюстрирующие изменение начальных коэффициентов внутренней диффузии стрептомицина при сорбции катионитами, полученными с разными кислотами-мономерами. Используя в качестве мономера маленновую кислоту, можно значительно улучшить кинетические свойства сорбента. С другой стороны, этот катионит способен диссоциировать в более узкой области pH но сравнению с катпопптом, синтезированным на основе акриловой кислоты (рАо для катионита на основе малеиновой кислоты 7,0 для катионита на основе акриловой кислоты 5,5) (рпс. 5). Таким образом, синтезируя карбоксильные катиониты на основе разных кислот, можно получить иониты, различающиеся э.тектрохимиче-скилги свойствами. [c.234]

Ранее было показано, что для эффективного осуществления процесса десорбции коэффициент внутренней диффузии должен быть не менее 20-10 см /сек. Для случая десорбции воды из цеолитов такие значения коэффициентов диффузии достигаются при температурах выше 150° С [9]. Для каждого сорбента существует температурный порог, при котором коэффициент диффузии достигает величины >2-10 см 1сек. Такому значению коэффициента диффузии соответствует удаление из гранул размером =е = 4 50% воды (у = 0,5) за 10 мин. экспозиции с вакуумом (давление в системе 1 мм рт. ст.). [c.123]

Результаты своей работы И. Ф. Земсков представил в виде уравнений для расчета коэффициента массоотдачи в зависимости от степени насыщения угля. Им было также отмечено, что решающим фактором для определения диффузионного сопротивления является степень насйще-ния адсорбента. При высокой степени насыщения (80% и выше) адсорбция протекает в основном в области внутренней Диффузии. При низкой степени насыщения сорбента (ниже 80 7о) процесс адсорбции определяется внешней диффузией, чему и соответствуют наиболее высокие коэффициенты массопередачи. [c.125]

В предыдуш,ем параграфе мы рассмотрели вопрос о скорости поглощения молекул или ионов сферическим зерном сорбента бесконечно большой емкости (коэффициент сорбции у бесконечно велик). Полученные результаты легко обобщаются для случая поглощения молекул или ионов зерном с конечным коэффициентом сорбции при следующем условии скорость диффузии молекул или ионов внутри зерна сорбента настолько велика, что не влийет на скорость поглощения. Рассмотрим сначала другой предельный случай, когда коэффициент диффузии молекул или ионов в зернах сорбента настолько мал, что скорость процесса поглощения определяется исключительно внутренней диффузией, а затем (в 14) перейдем к рассмотрению процесса поглощения, определяемого и внешней, и внутренней диффузией. Выясним также, при каких условиях одной из рассматриваемых стадий можно пренебречь и пользоваться либо уравнениями внешнедиффузионной кинетики, либо уравнениями внутри-диффузионной кинетики. [c.71]

Часто возникает другая задача определить коэффициент диффузии в зернах сорбента по экспериментальным данным о зависимости относительного поглощения F от времени. В работе [9] приведены зависимости F от 0, откуда по данному значению F . определяют соответствующее ему значение 0 = DJlR . Так как время t известно, а R находят из опытных данных, по определенному значению 0 находим D - Заметим, что для определения D не требуется знать изотерму сорбции. Критерием того, что изучаемый процесс сорбции описывается уравнением кинетики для внутренней диффузии с постоянным коэффициентом диффузии, является неизменность значений величины D , вычисленных из опытов с различной продолжительностью времени сорбции t, и, независимость вычисленных значений D от скорости потока. [c.73]

Процесс сорбции складывается пз двух стадш вначале. молекула диффундирует пз ядра газового потока к поверхности зерна сорбента (внешняя диффузия), а затем внутрь пленки жидкой фазы толщиной йе (внутреиняя диффузия). В первом, очень грубом приближении определяющей считают внутреннюю диффузию, время которой возрастает с увеличение.м df и уменьшается с увеличением коэффициента диффузии в жидкой фазе. Выражение для составляющей ВЭТТ можно записать в следующем виде [c.48]

Совершенно новым подходом является применение сорбентов типа Ц,еллосорб, синтезированных в ИВС АН СССР. Этот сорбент представляет собой микродисперсные формы ионита, иммобилизованные в инертном пористом материале. Создание таких композиций дает возможность работать с частицами ионитов диаметром 5—10 мкм без ухудшения гидродинамических характеристик колонок, причем скорость ионного обмена возрастает и уменьшается время установления равновесия. Для иммобилизации используются такие пористые материалы, в которых коэффициенты диффузии ряда органических ионов приближаются по величине к коэффициентам диффузии этих ионов в жидкостях, а среднее время сорбции в частицах ионита микрометровых размеров мало даже при небольших коэффициентах диффузии (внутренней диффузии) в этом ионите. [c.191]

Возвратимся к примеру с уравнениями (11.36) и (11.37). Если предположить, что система этих уравнений при заданных начальных и граничных условиях решена, то пользуясь этим решением путем модельных опытов можно определить критерий Ро. Этот критерий зависит от скорости потока и, а также параметров В и р. К тому же все эти величины взаимозависимы. Так, например, на скорость потока оказывает влияние вязкость среды, диаметр зерен сорбента и их форма, перепад давления. Квазидиффузионпый параметр В зависит также от многих факторов вязкости среды, диаметра и формы зерен сорбента, коэффициентов молекулярной диффузии. Кинетический параметр р связан со многими параметрами, определяющими внешнюю и внутреннюю диффузии. Теоретически установить эти зависимости путем решения рассмотренных выше сложных систем уравнений практически невозможно. Поэтому остается единственный путь — экспериментальное установление этих связей путем модельных опытов. Меняя условия опыта — го геометрические параметры (например, размер зерен, диаметр колонн и т. п.), скорости потока, концентрации и т. д.—и экспери- [c.43]

Входящая сюда величина 8g является фунмщей скорости потока. Если 1> определяющая роль принадлежит внутренней диффузии, при 1 — внешней диффузии, Ро 1 соответствует смешанному случаю. Из выражения (13.11) видно, что внутренняя диффузия играет доминирующую роль, если размер частиц сорбента велик, а коэффициент сорбции у и коэффициент диффузии в сорбенте В . малы. Напротив, внешняя диффузия особенно существенна для малых частиц и при больших значениях коэффициентов сорбции у. [c.66]

В случае внутридиффузионной кинетики, т. е. диффузии вещества внутри зерен, скорость определяется спецификой структуры зерна сорбента. Для непористых, пенабухающих зерненых веществ она определяется природой и плотностью материала коэффициенты диффузии в этом случае очень малы (например, в случае металлов порядка 10 1 см-/сек. [66]). В пористых сорбентах различают обычную диффузию в порах, диффузию кнудсеповского типа [67], которая осуществляется в том случае, когда диаметр пор меньше длины свободного пробега молекул и, наконец, фольмеровскую диффузию [68] — диффузию по стенкам пор. Сравнительное изучение каждого из названных типов внутренней диффузии было выполнено Викке в связи с изучением сорбционных [69] и катали- [c.100]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология