Диффузия в очень узкие поры

Поэтому в ряде случаев диффузия и теплопроводность проходят очень по-разному. Рассмотрим, например, передачу тепла и вещества внутри пористого зерна катализатора. Небольшой участок зерна в крупном масштабе схематически изображен на рис. 15.2. Диффузия идет здесь по извилистым узким порам между твердыми частицами. Перенос же тепла происходит в основном по твердому . Путь диффузии из точки А в точку В оказывается гораздо длиннее пути теплопроводности, перенос тепла существенно интенсивнее, чем перенос вещества. [c.180]

До сих пор речь шла лишь о высоте диффузионного пламени, возникающего в струе горючего газа, вытекающего из горелки. Возникает вопрос, какую форму имеет диффузионное пламя Этот вопрос много лет тому назад был решен численно Бурке и Шуманом [7], которые получили результаты, позволившие объяснить качественно и даже количественно экспериментальные факты. Бурке и Шуман рассмотрели задачу о ламинарном диффузионном пламени следующим образом. На срезе вертикальной трубки радиусом L, по которой поступает горючий газ, устанавливается ламинарное диффузионное пламя. Эта трубка помещена по оси другой, более длинной внешней трубки, имеющей радиус Н. По зазору между внешней и внутренней трубками поступает воздух. Средние скорости течения горючего газа и воздуха одинаковы, т. е. объемные расходы горючего газа и воздуха поддерживаются в отношении (/ — 1)2. Для упрощения задачи вводятся следующие допущения скорости течения горючего газа и воздуха в зоне пламени постоянны коэффициент диффузии постоянен диффузия осуществляется только в радиальном направлении смешение горючего газа с окислителем осуществляется только за счет диффузии. Фактически химическая реакция локализуется в пределах очень узкой области, которую можно рассматривать как математическую поверхность. Она занимает положение, в котором скорости диффузии горючего газа и воздуха обеспечивают получение стехиометрической смеси. [c.180]

В очень узких порах молекулы сталкиваются со стенками чаще, чем между собой. При столкновении молекула мгновенно адсорбируется на стенке и тут же десорбируется, отлетая под углом, не зависящим от угла, под которым она подлетела к стенке. В этом случае, как и раньше, суммарный поток вещества можно представить в виде произведения коэффициента диффузии на градиент концентрации. [c.131]

Другой способ — создание катализатора с порами двух типов сравнительно широкими, служащими для подвода реагирующего вещества, и очень узкими, короткими, открывающимися в широкие. Диффузия в узкие поры идет на очень малую глубину, и поэтому несильно тормозит процесс, а их наличие резко увеличивает поверхность катализатора. [c.115]

В момент погружения в воду, являющуюся осадителем для данного раствора, система представляет собой желированную оболочку, в которой находится раствор. При соприкосновении с водой гель затвердевает, в результате чего образуется поверхностный слой с очень узкими порами. Раствор полимера, находящийся внутри оболочки, коагулирует медленнее, чем в ее поверхностном слое, так как диффузия воды через эти оболочки затруднена. При этом водой вымывается как растворитель, так и порообразователь. [c.14]

Если окружающие условия способствуют коррозии с участием влаги, то определяющим фактором является полярность покрытия по отношению к подложке. Если покрытие является анодом, то пористость редко приводит к серьезным коррозионным последствиям. В этом случае катод представляет собой очень небольшую открытую поверхность подложки в основании поры, а узкие каналы ограничивают диффузию реагентов и продуктов коррозии. Большая поверхность анода (покрытия) способствует снижению плотности тока контактной коррозии. Двумя наиболее характерными примерами такого рода покрытия является цинковое покрытие на стали, эксплуатирующееся в холодной воде или атмосфере, и оловянное (внутреннее, но не внешнее ) покрытие на стали в запаянной консервной банке, содержащей обескислороженные, влажные продукты. [c.354]

Передвижение вещества в порах, которое принято называть течением , протекает по-разному, прежде всего в силу различного соотношения между длиной свободного пробега молекул "к и диаметром поры й. В очень узких порах, когда Я>< , велика вероятность удара молекул о стенки поры, при этом оказывается, что коэффициент диффузии пропорционален диаметру (радиусу) поры (так называемое кнудсеновское течение). В достаточно широких порах, когда перенос вещества практически не зависит от ударов молекул о стенки и описывается известными законами Фика для молекулярной диффузии (так называемое объемное течение). Напомним, что в таком случае коэффициент диффузии пропорционален длине свободного пробега молекул Я. [c.305]

Повышение молекулярного веса реагентов или продуктов реакции приводит к понижению скорости их диффузии, вследствие чего для проведения быстрых реакций требуются более широкопористые катализаторы, поверхность которых обычно невелика. Таковы реакции полимеризации этилена и пропилена и алкилирования бензола на катализаторе из кремневольфрамовой кислоты на силикагеле, скорость которых растет с увеличением среднего диаметра пор силикагеля [4. Обычно для таких процессов хорошо подходят катализаторы и носители средней пористости, величина удельной поверхности которых колеблется от нескольких десятков до 100 м г и более, а преобладающий диаметр пор от 40—60 до 100 А. При этом, как указывает Г. К. Боресков [5], очень желательна неоднородность структуры пористой частицы (наличие широких- транспортных пор, ведущих к узким капиллярам с развитой поверхностью). Особо чувствительны к характеру пористости частиц реакции контактного окисления. В этом случае скорости реакций, как правило, велики, а целевые продукты термодинамически неустойчивы в условиях реакции. Это приводит к тому, что при появлении внутридиффузионного торможения усиливается дальнейшее окисление целевого продукта и селективность процесса падает. Наилучшие катализаторы реакций окисления обычно являются [c.305]

Диффузия в таких капиллярах по своему характеру имеет большее сходство с растворением газов в твердых телах, чем с обычной диффузией. Отличительная особенность ее в том, что при очень тесном контакте молекул газа со стенками ультрапор, в которых имеет место наложение адсорбционных полей противоположных стенок, возникает действие сил отталкивания, затрудняющее прохождение молекул в узком капилляре. Коэффициент диффузии в таких порах в отличие от диффузии кнудсеновского типа определяется не только радиусом пор, но и характером поля адсорбционных сил. [c.218]

Размеры пор являются важной характеристикой носителя, влияющей на эффективность разделения [8] правда, оптимальные размеры пор еще не установлены, однако наилучшие параметры имеют носители, у которых большая часть пор имеет диаметр от 0,5-10 до 1,5-10- мм. При пропитке большая часть неподвижной фазы поглощается тонкой пористой структурой, а остальную поверхность покрывает тонкая пленка жидкости. Носитель выглядит сухим, но эффективность разделения оказывается хорошей. Эффективность разделения значительно ухудшается, если диаметр большинства пор превышает 1,5-10 мм или если вносится слишком большое количество жидкой фазы, которая в этом случае заполняет также и большие поры. Эти большие масляные лужи вследствие своей глубины имеют меньшее отношение поверхность/объем, чем более узкие поры, поэтому растворенное анализируемое вещество из-за диффузии дольше находится в жидкости. В результате этого пики на хроматограммах уширяются, а эффективность разделения падает. Таким образом, поверхность носителя с преимущественно широкими порами плохо пропитывается неподвижной жидкой фазой. Однако слишком тонкопористый материал, например силикагель, мало пригоден в качестве носителя, так как для слишком узких длинных пор (диаметр от 0,25 до 1,0-10 мм), заполненных неподвижной жидкой фазой, также характерно неблагоприятное отношение поверхности к объему (очень маленькое), что замедляет массообмен и ухудшает эффективность разделения. Следует, однако, заметить. [c.177]

Конец бюретки должен иметь очень узкое отверстие (0,2 мм) для того, чтобы свести к минимуму диффузию между водным титрантом и спиртовым раствором. Иногда после наполнения бюретки через несколько минут жидкость из конца вытекает. Если это происходит, бюретку следует оставить на 15 мин до тех пор, пока не будет отрегулирован микрометр для наполнения конца. [c.112]

В простейшем идеализированном случае приведенные выражения для ы и безразмерные критерии дают общее представление об особенностях процессов массообмена. Однако для учета подлинной сложности явлений, происходящих при каталитических реакциях, совершающихся в газовых пО токах внутри зернистой пористой шихты, требуется дальнейшая дифференциация явлений. В частности, существует не один, а по меньшей мере два диффузионных режима — один внешнедиффузионный, при котором существенную роль играет диффузия к внешней поверхности твердого тела (зерна), и второй — внутренний диффузионный, при котором внешняя диффузия протекает быстро, но реакция происходит в основном внутри узких и длинных пор. В них скорость диффузии значительно меньше, а механизм может быть существенно иным (кнудсеновская диффузия и поверхностное ползание). В этом режиме при разных температурах неодинаково полно используется глубина пор, что может приводить к очень своеобразной температурной зависимости скорости наблюдаемой каталитической реакции. Наблюдаемая энергия активации при этом равняется набл = а иот-Это впервые показали Зельдович [101] и Тили [102], получившие для одного предельного случая а = 0,5. Существуют условия, при которых это а имеет иные значения и наблюдаемые Е могут, в зависимости от степени участия активных центров, расположенных в глубине пор, принимать все значения от Е до аЕ Е. [c.64]

Механизм перехода. В настоящее время широко распространено мнение, что при относительно низких температурах большая часть пути газа через твердые кристаллы идет не столько через самую рещетку, сколько через поры или интергранулярные трещины. При высоких температурах диффузия через решетку, конечно, возможна Однако до сих пор еще имеются большие разногласия относительно действительного механизма перехода кислорода или металла наружу или внутрь окисленного слоя, и, может быть, вообще сомнительно существование четкого различия, проводимого некоторыми исследователями между диффузией через решетку и диффузией через трещины. Кроме того, очень много гипотез, распространенных в настоящее время среди физико-химиков, основаны на работах о веществах, подобно углероду или кремнию, которые весьма отличаются от окисных пленок металлов. Однако последние исследования диффузии газов через окись кремния достойны внимания, так как они показывают, что различные виды перехода возможны даже в тех случаях, когда вообще нет действия на металл. Баррер пришел к заключению, что при высоких температурах гелий, водород и неон проходят сквозь решетку окиси кремния, хотя более тяжелые газы, как кислород, азот и аргон, идут вдоль плоскостей скольжения. При низких температурах гелий, водород и неон проникают вследствие диффузии вдоль плоскостей скольжения. Баррер считает, что миграция идет от адсорбированного слоя, а не от газовой фазы. Элти с другой стороны, считает, что гелий и неон диффундируют через окись кремния вдоль узких трещин в виде адсорбированных атомов и что атомы газа проникают в трещины скорее непосредственно из газовой фазы, чем из слоя газа, адсорбированного поверхностью окиси кремния. [c.171]

Если диаметр молекулы почти равен диаметру канала, то диффузия в таком канале по своему характеру уже не является ни кнудсеновской, ни поверхностной. При очень тесном контакте молекул газа со стенками пор для скорости переноса существенное значение приобретают силы отталкивания, которые затрудняют прохождение молекулы в узком капилляре. Природа энергии активации диффузионного процесса в этом случае иная, чем при поверхностной миграции. Баррер, рассматривая диффузию газов в цеолитах, пришел к выводу, что этот вид диффузии ( цеолитовая диффузия ) имеет больше сходства с растворением газов в твердых телах, чем с обычной диффузией. [c.62]

Действительно, назначением диафрагмы , например пористой перегородки в первичном элементе, является не предотвращение диффузии, а затруднение тесного смещения растворов, находящихся по обеим сторонам диафрагмы, с сохранением вместе с тем возможности свободного движения ионов через поры. Это достигается при условии, что поры достаточно узки, чтобы жидкость оставалась в покое. Когда вода, содержащая кислород, течет по поверхности, часть которой покрыта слоем пористой ржавчины, то кислород диффундирует через слон ржавчины, и подвод его к металлу будет очень медленным. На части, свободной от ржавчины, кислород, принесенный жидкостью, будет находиться у самого металла, и необходима диффузия только через очень тонкий неподвижный слой молекул воды, который, как мы обычно считаем, расположен на стенках (диффузионный слой), так что скорость проникновения кислорода может быть достаточно велика. Следовательно, даже если бы диффузия проходила через ржавчину с той же быстротой, как через той же толщины слой чистой воды, то можно было бы ожидать, что осадок ржавчины и других пористых отложений даст местное экранирование от кислорода. [c.246]

Молекулярная диффузия простого газа [19-21]. Малую дырку в тонкой стенке можно рассматривать как самую простую модель пористого фильтра. В более сложной модели пористый фильтр выглядит как система узких длинных каналов, в которых средний диаметр пор значительно меньше толщины фильтра. Течение газа в порах можно считать аналогичным течению через длинный круглый капилляр. Когда давление газа настолько мало, что длина свободного пробега молекул между их взаимными столкновениями намного больше диаметра капилляра, молекулы сталкиваются только со стенками капилляра. При ударе о стенку молекула на очень короткое время захватывается её поверхностью и затем вылетает в случайном направлении, никак не связанном с направлением её движения до столкновения. Такое отражение называется диффузным. В промежутке между ударами о стенку каждая молекула летит свободно, независимо от наличия других. Хаотическое движение молекул в канале совершенно аналогично движению молекул в процессе обычной диффузии в газовой смеси. Разница только в том, что средний свободный пробег молекулы определяется столкновениями её с поверхностью твёрдой стенки, т. е. геометрией канала. В длинном капилляре средний свободный пробег молекул в условиях молекулярной диффузии равен диаметру капилляра. Полная аналогия между траекториями молекул при течении газа в пористой среде и при обычной [c.137]

Приведенное истолкование трех стадий адсорбционного процесса можно рассматривать как рабочую гипотезу, которая дает полуколичественное объяснение первой стадии и качественно объясняет вторую и третью стадии. Однако, хотя эта гипотеза и дает объяснение наблюдаемым фактам, все же нет достаточно веских доказательств для ее надежного обоснования. Существуют и другие факторы, которые следует иметь в виду при изучении бинарных смесей мы уже упохминали о них в связи с опытами Лоренца и Видбраука[1 ]. Более легкие молекулы движутся всегда быстрее и диффундируют в поры с большей скоростью, чем тяже.лые молекулы. С другой стороны, более тяжелые молекулы обычно характеризуются большей величиной теплоты адсорбции и поэтому прн равновесии адсорбируются в большем количестве. Вследствие этого в начале процесса должно адсорбироваться больше легких и меньше тяжелых молекул, чем в конце. В тех случаях, когда мы имеем дело с довольно большими молекулами и не особенно низкими давлениями, диффузия в очень узких порах требует весьма длительного времени, и это обстоятельство, хотя бы в известной степени, может объяснить результаты Трайхорна и Виатта. [c.664]

Здесь возникает следующая трудность. Для увеличения поверхности необходимо создавать поры малого диаметра — лишь таким путем можно развить достаточную поверхность. Но диффузия в такие поры затруднена. Более того, в очень узких порах меняется сам механизм диффузии. Когда диаметр поры становится соизмерим с длиной свободного пробега молекулы, возникает так называемая кнудсеновская диффузия, скорость которой меньше скорости обычной , фиковской. Вследствие замедления диффузии усиливается диффузионное торможение, препятствующее полному использованию поверхности катализатора. [c.115]

Если газ диффундирует в очень узкие поры при относительно низком давлении, то перенос молекул обусловлен их взаимодействием со стенками пор, а не друг с другом, как это имело место в предыдущем разделе. Такая диффузия соответствует режиму Кнудсена. [c.460]

Очень часто опыты пропадали, потому что пленки животного происхождения не выдерживали высокого давления и лопались. Нужно было найти выход из этого положения. Может быть, подобными свойствами обладают и некоторые неорганические вещества Пфеффер решил попробовать. Он сам занялся изготовлением полупроницаемых перегородок. Пфеффер достал маленькие необожженные глиняные сосуды с узкими длинными горлышками. Он наполнил их водой и оставил на несколько дней. Вода начала медленно проступать через поры. На следующий день глиняные сосуды были уже мокрыми снаружи, а Пфеффер держал их так целую неделю, доливая в них столько воды, сколько просачивалось через поры в стенках. Он хотел полностью удалить воздух, находящийся в порах. Когда он решил, что добился этого, Пфеффер вылил воду из сосудов и наполнил их раствором сульфата меди, а потом погрузил их в ванну с раствором железистосинеродистого калия. Если эти два раствора просто смешать, образуется коричневый студенистый осадок железистосинеродистой меди. Сейчас растворы были разделены стенками глиняного сосуда. Однако в результате диффузии сульфат меди начал проникать через стенки сосуда в ванну, а железистосинеродистый калий — в сосуд. Когда они смешались, образовавшийся коричневый осадок закупо-,рил поры глиняного сосуда. Теперь стенки сосуда могли играть роль полупроницаемой перегородки. Пфеффер налил в сосуд раствор, к горлышку присоединил длинную стеклянную трубку и погрузил свой прибор в воду. Стенки сосуда были крепкие и могли выдержать высокое давление. Теперь можно было измерять более высокое давление. Так был создан первый осмометр — прибор для измерения осмотического давления. [c.56]

Диффузия В ионите протекает медленнее, чем в растворе. Происходит это по нескольким причинам. Во-пер-вых, часть пространства в ионите занята цепями полимера и не доступна для диффузии [15]. Во-вторых, путь диффундирующих ионов в ионите (рис. 5.2) длиннее [16]. В-третьих, движение больших молекул и иопов в узких порах ионита может затормаживаться вследствие столкновений с цепями полимера. Даже в хорошо проницаемых специально приготовленных ионитах отношение В В обычно увеличивается с возрастанием размеров диффундирующего компонента [17]. Обмен очень больших ионов может прекратиться еще до наступления равновесия [18, 19Ь В-четвертых, диффузию может замедлить взаимодействие с фиксированными ионами. Это может быть простое электростатическое притяжение или более сложное взаимодействие с образованием новых связей. Имеются косвенные, но достаточно убедительные доказательства, найденные для водных растворов полиэлектролитов [20, 21], которые подтверждают тормон ение противоионов в периодически меняющемся поде в направ- [c.286]

В области высоких относительных давлений, когда наступает капиллярная конденсация, зависимость коэффициента диффузии от заполнения определяется характером пористости. В однородных мелконорпстых сорбентах коэффициент диффузии возрастает с занолнением, так как в мелких порах скорость переноса за счет течения жидкого адсорбата больше, чем за счет диффузии в газовой фазе. Если же имеются крупные поры, соединенные друг с другом через мелкие поры, объемно заполняющиеся в адсорбционном процессе, то коэффициент диффузии в такой системе может как понижаться, так и повышаться с заполнением в зависимости от длины микропор и от соотношения радиусов макро-и микропор. При наличии такой связи для очень широких нор коэффициент диффузии с заполнением будет уменьшаться, так как проницаемость широких пор для газа больше, чем узких для жидкого адсорбата. Более определенную картину в каждом отдельном случае можно получить, сопоставляя проницаемости широких и узких пор. [c.115]

Важно знать еще и другую величину, хотя она непосредственно не используется в уравнениях, а именно средний радиус пор между зернами. Дело в том, что если эти поры очень узкие, то диффузия будет подчиняться не макроскопическим законам, а законам молекулярного движения (режим Кнудсена). Из рис. 5.11 видно, что при плотной упаковке радиус поры Гр1 можно рассчитать из следующего уравнения [c.151]

При одинаковых норах сколько ювенильных компонентов привнесено диффузией, столько же должно быть и вынесено это же встречной диффузией. Но в более широких порах диффузия проходит более свободно и появление дополнительного фактора— более энергичного движения вещества кроме движения вызванного концентрацией способствует смещению к ускорению кристаллизации минералов более резко отличных от состава вмещающих пород. При узких порах они не могли быстро расти, т.к. хотя привпос вещества был достаточен, но вынос требовался очень такой же большой. Рост скорости быстро растущего минерала тормозится необходимостью выноса такого же большого количества выносимого минерала. [c.82]

Вейц [116] отмечает, что кривые зависимости от Ф попадают в поразительно узкий интервал, когда изменяются геометрическая форма катализатора и порядок реакции. При Ф < 1,0 коэффициент эффективности т) очень близок к единице однако он начинает заметно уменьшаться при возрастании Ф, достигая значения 0,1 при Ф = 8—15. Сопротивление диффузии в порах, очевидно, становится значительным, когдаФ превышает примерно единицу. Если коэффициент г близок к единице, степень превращения немного увеличивается при уменьшении размера частиц катализатора. [c.416]

Интуитивно понятно, что внешний контур твердого вещества определяет зону, в которой один этап сменяет другой. Можно дать более точное определение. Под внешним контуром можно понимать выпуклую или по крайней мере плоскую поверхность, которая окружает все твердое тело таким образом, что заключенный внутри ее объем минимален. Волее широкое определение должно учитывать то обстоятельство, что особенности в протекании процессов диффузии в порах порошкообразного образца наблюдаются только тогда, когда поры очень глубоко внедряются в образец и соединяются с внешними областями узкими каналами поверхность внешнего контура может иметь вогнутые области при условии, что радиус кривизны превышает некоторое определенное значение. [c.124]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология