Высота диффузии в неподвижной фаз

На рис. 1У-3, в показана полиэтиленовая втулка, которую можно перемещать и устанавливать на определенной высоте трубки На внешней поверхности втулки были прорезаны три вертикальные канавки. По достижении верха втулки жидкость стекала далее по этим канавкам, оставляя остальную поверхность не смоченной. Застойная пленка ири этом возникала только в канавках, которые выступали на 1—2 см выше неподвижного уровня жидкости. Так как поверхность жидкости в канавках составляла менее 2% общей поверхности стекающей пленки в колонне, то и ошибка не превышала этой величины. Эффективность описанного устройства для устранения влияния застойной пленки в нижней части колонны была продемонстрирована путем сопоставления скоростей абсорбции СОз водой, измеренной экспериментально и найденной расчетом (растворимость и коэффициент диффузии СОз в воде хорошо известны). [c.82]

Несмотря на то, что теория двух пленок, предложенная Уайтменом— Льюисом, полезна при разработке абсорбционных систем, она заранее предполагает неподвижные пограничные слои и установившийся режим массопереноса, что крайне редко существует в реальных условиях. Так, например, газ стремится разрушить неподвижный слой, и к поверхности жидкости подходит турбулентный поток, тогда как жидкость в поверхностной пленке постоянно заменяется свежей жидкостью снизу. Чтобы исключить проблему диффузии в неустойчивом режиме, в частности, когда взаимодействие газ — жидкость кратковременно, Хигби предложил воображаемую модель, используя уравнение Стефана для молекулярной диффузии в колонне бесконечной высоты. [c.109]

Коэффициент диффузии в применяемых жидких фазах в большей степени влияет на эффективность работы колонки, чем на длительность анализа. Высокая скорость диффузии в неподвижной фазе оказывает благоприятное действие на быстрое установление равновесия между анализируемыми веществами и несмешивающимися фазами и, таким образом, уменьшает высоту тарелки. В то же время большая скорость диффузии в подвижной фазе оказывает противоположное действие. [c.216]

Скорость диффузии в неподвижной фазе обычно много меньше, чем в подвижной, поэтому влиянием диффузии при выборе неподвижной фазы можно пренебречь. При выборе подвижной фазы надо иметь в виду, что малая ее вязкость способствует ускорению анализа, в то же время высокая вязкость обеспечивает более высокую эффективность. Однако абсолютная величина влияния вязкости на высоту тарелки невелика, поэтому предпочитают пользоваться маловязкими подвижными фазами. [c.216]

Чем медленнее передвижение растворителя D по отношению к неподвижной фазе D , тем больше будет времени для установления равновесия в данном объеме, тем меньше высота теоретической тарелки. Однако при очень малых скоростях протекания появляется размывание вследствие продольной диффузии. [c.172]

Малая высота тарелки и, следовательно, высокая эффективность связаны с малыми путями диффузии к сорбенту. Особо высокая эффективность осуществляется в так называемой капиллярной хроматографии. В качестве колонки используется капилляр, на стенке которого тонким слоем нанесена неподвижная фаза. Число тарелок в таких колонках доведено до миллиона. В результате удается анализировать смеси, содержащие сотни компонентов, что особенно важно для анализа природных смесей (наиример, бензинов) и для решения медико-биологических проблем. [c.406]

Перечислим основные допущения, при соблюдении которых математическая модель (1.106) адекватно отражает процесс массообмена в неподвижном слое. Все частицы—сферические, одинакового и неизменного размера (Я), структура их изотропна. Внутренний перенос массы в частицах может быть описан градиентным законом диффузии Фика с постоянным коэффициентом эффективной диффузии (Оэ). Массоотдача от поверхности всех частиц в слое одинакова и симметрична относительно центров, частиц. Слой шаров имеет изотропную структуру, а пристенный эффект пренебрежимо мал. Поток фильтрующейся среды имеет одинаковую скорость как по сечению, так и по высоте слоя. Отклонения характера движения жидкости от режима идеального вытеснения можно описать диффузионным механизмом продольной диффузии [c.66]

Пример 2.1. Рассмотрим периодическое извлечение целевого компоиеита из неподвижного слоя сферических монодисперсных частиц. Исходные данные радиус зерен 7 = 0,4-10- м, концентрация насыщения при постоянной температуре процесса с = 30 кг/м , исходный растворитель не содержит извлекаемого компонента Сн = О, плотность и динамическая вязкость раствора р = = 1,2-10 кг/м и Ц = 1,4-10 Па-с, порозность слоя материала е = 0,4, высота слоя = 4 м, пористость материала бм = 0,5, плотность растворяющегося твердого вещества рт = 4-10 кг/м скорость растворителя в свободном сечении гт = 0,1 м/с и коэффициент диффузии извлекаемого вещества в растворе О = = 3-10- м2/с. [c.109]

В литературе [29] приводится методика определения коэффициента массообмена при адсорбции на основе решеиия задачи поглощения газа в слое неподвижного адсорбента при линейной изотерме адсорбции. Расчетные уравнения выведены для двух случаев с использованием распределения концентрации целевого компонента по высоте слоя в фиксированный момент времени и при изменении концентрации вещества во времени для определенной высоты слоя при условии пренебрежения продольной диффузией. Показана удовлетворительная сходимость опытных и рассчитанных величин коэффициентов массообмена. [c.206]

Введение множителя Кг дает право предположить существование иного вида диффузии (не за счет диффузии молекул) растворенного вешества в неподвижной фазе. Величина Кг является мерой периода частичного пребывания растворенного вещества в подвижной фазе. Воспользовавшись подстановкой = (гг-2о)Кг. 1/и = 1/гт. мы можем получить выражение, определяющее вклад диффузии молекул в высоту тарелки [c.96]

Рассмотрим неподвижную однородную жидкогазовую смесь плотностью и вязкостью занимающую объем V с высотой слоя Я. Массовые концентрации растворенных в жидкости компонентов равны р, (г = 1, 5). В начальный момент давление над поверхностью смеси равно ро и смесь находится в равновесии. При резком снижении давления над поверхностью до р <Ро в жидкости образуются мелкие пузырьки (зародыши), которые затем начинают расти за счет диффузии в них некоторых растворенных в жидкости компонентов и, если слой достаточно высокий, то и с уменьшением гидростатического давления при всплытии пузырьков. Достигая поверхности смеси, пузырьки лопаются, освобождая содержащийся в них газ. Если давление над поверхностью смеси поддерживается постоянным, что возможно, когда выделившийся газ отбирается из системы, то такой процесс называется дифференциальной сепарацией. Если выделившийся газ накапливается над поверхностью смеси, то давление со вре- [c.580]

Высота тарелки колонки определяется разными факторами, влияние которых подробно обсуждается в гл, 1. С природой экс-тракционной системы и, следовательно, с природой экстрагента, используемого в качестве неподвижной фазы тесно связаны два фактора 1) диффузия экстрагируемых комплексов в органической фазе и 2) низкая скорость химических реакций, сопровождающих распределение экстрагируемого элемента. Оба эти фактора в свою очередь сильно зависят от температуры. [c.103]

Теперь мы можем собрать вместе различные вклады в общую величину высоты тарелки в хроматографической системе, т.е. вклады молекулярной диффузии в подвижной и неподвижной фазах /уравнения (2,10) и (2.11)/, вклад массопередачи /уравнения (2,18) и (2.20)/ [c.43]

Таким образом, вклад в высоту тарелки, вносимый диффузией в подвижной фазе, в жидкостной хроматографии намного меньше, чем в газовой. В одной из предыдущих глав мы говорили о величине вклада в размывание полосы диффузии растворенного вещества в подвижной и неподвижной фазах и просто повторим приведенные там выводы (см. стр, 33 ). [c.104]

Установлено, что скорость диффузии в неподвижной фазе обычно много меньше, чем в подвижной фазе, поскольку жидкости неподвижной фазы обычно сравнительно вязкие и имеют высокий молекулярный вес. Поэтому влиянием диффузии при выборе неподвижной фазы можно пренебречь. О выборе подвижной фазы следует поговорить несколько подробнее использование более вязких элюентов способствует получению тарелки меньшей высоты. В то же время, чтобы уменьшить длительность анализа, рекомендуется выбирать подвижные фазы с малой вязкостью. Однако, поскольку абсолютная величина влияния вязкости на высоту тарелки невелика, то почти всегда используют подвижные фазы с низкой вязкостью. [c.104]

В капиллярной хроматографии колонкой служит тонкий капилляр с внутренни.м диаметром 0,1—0,5 мм, на внутреннюю стенку которого наносят неподвижную фазу. В таких колонках отсутствует вредное влияние вихревой диффузии и высота тарелки составляет доли миллиметра, т. е. значительно меньше, чем в насадочных колонках. Кроме того, проницаемость капилляра также значительно выше. Например, для капилляра диаметром 0.4 мм /2пр = 42- 10- см2, д обычных насадочных колонок — порядка 0,044-10 см , т. е. почти на два порядка ниже. Высокая проницаемость капилляров позволяет применять колонки в десятки и сотни раз длиннее, чем насадочные, и достигать эффективности в десятки и сотни тысяч теоретических тарелок. Длина капиллярных колонок составляет обычно несколько десятков метров, в редких случаях — несколько сотен метров. [c.55]

Когда значения Пт велики (как в газовой хроматографии), можно считать, что продольная диффузия в неподвижной фазе мала по сравнению с диффузией в подвижной фазе. Когда значения От и Os сравнимы (как в жидкостной хроматографии), продольная диффузия в неподвижной фазе может быть больше, чем в подвижной. Среднее время нахождения молекул растворенного вещества в неподвижной фазе равно кЬ/и, где к — коэффициент разделения. Вклад продольной диффузии в неподвижной фазе в высоту колонки кс1,8 равен [c.505]

Из данных рис. 24-2 можно сделать выводы о некоторых основных чертах газовой и жидкостной хроматографии. Например, оптимальная скорость потока в жидкостной хроматографии на несколько порядков ниже, чем в газовой хроматографии при значении р одного порядка, и в первую очередь благодаря малым коэффициентам диффузии в жидкости по сравнению с газами. Если неподвижная фаза нанесена на (или представляет собой) частицы сравнительно малого размера, высота тарелки в оптимальных условиях будет порядка миллиметра, в соответствии с эксперимен- [c.508]

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]

Согласно модели, предложенный Р, Ландсбергом и Р. Тиле, круглые активные участки радиусом г равномерно распределены по поверхности диска. Среднее расстояние между их центрами равно 2г". Для описания конвективной диффузии в этой системе использовалась модель Нернста, т. е. считалось, что диффузия протекает в неподвижном слое жидкости толщиной Далее рассчитывалась величина тока, собираемого на активный участок из цилиндрического объема раствора высотой и радиусом г" Расчет диффузии в такой системе был заменен расчетом электро проводности проводника той же геометрии иа основании пред ставления об аналогии процессов диффузии и электропроводности Модельное исследование показало, что начиная с некоторой ри тической длины 1 8г" система ведет себя так, как будто яв ляется просто цилиндрическим проводником, т. е. сопротивление линейно возрастает с длиной. В работах В. Смита теоретически было рассчитано сопротивление такого цилиндра. [c.136]

Между п и высотой теоретической тарелки Н пмеется простая связь L = Нп, где L — длина колонки. Ввиду того что коэффициент распределения и коэффициент диффузии вещества, распределяющегося в неподвижной фазе и газе-носителе, завпсят от температуры п связаны в соответствии с уравнением вап Деемтера с Н, уравнение (19) нельзя непосредственно применять для определения Н пли п в условиях программирования температуры. С повышением температуры Н возрастает, а следовательно, падает эффективность во всех областях, за исключением области очень низких температур, где вследствие экстремально малых значений коэффициентов диффузии в жидкой фазе член С уравнения ван Деемтера может стать определяющим для величины Н. Таким образом, в случае хроматографии с программированием температуры высота теоретической тарелки является сложной функцией температуры, а следовательно, и времени. Однако для компонента, проходящего через колонку, можно предположить некоторую среднюю высоту теоретической тарелки. Ввиду того что зона вещества проходит через всю колонку при температурах, близких к температуре удерживания Тг, величина этой средней высоты теоретической тарелки близка к получаемой в изотермических условиях при температуре удерживания. Исходя из этих соображений, Хэбгуд и Харрис (1960) привели ирпб.тшженное уравнение для числа теоретических тарелок [c.403]

Здесь высота тарелки зависит от линейной скорости псщвижной фазы и описывается коэффициентами А для диффузии Эд1(и, В для продольной диффузии и С для массопер оса между подвижной и неподвижной фазами. Коэффициент А ошссывает расстояние, проходимое потоком подвижной фазы до того, как его скорость значимо изменяется под действием сорбента. Это изменение скорости назьшается диффузией Эдди (или вихревой диффузией. —Пер.). Следующее уравнение более подробно описьшает модель [c.239]

Я —полная высота слоя Л —текущая высота Шг —скорость газа в плотной фазе Вг — коэффициент эффективной диффузии газа / — отношение площади сечения разреженной фазы к полному сечению слоя р — плотность фазы (концентрация твердых частиц) ро — плотность неподвижного слоя р — коэффициент межфавного обмена С — концентрация реагента А к — константа скорости реакции. Индексы 1 и 2 относятся к разреженной и плотной фазам, соответственно. [c.69]

Здесь Ki =/ ii/D /)а—диаметр аппарата I) — коэффициент диффузии адсорбтива в газе-носителе С р — предельная концентрация адсорбтива в адсорбенте Но — высота неподвижного слоя Рбау—плотность углей АГ и БАУ Re, Рг —критерии Рейнольдса и Прандтля диффузионного d—диаметр частиц. [c.299]

В цилиндрической колонне относительная пористость е псевдоожиженного слоя может быть заменена относительным расширением слоя И/Но (здесь Н — высота псевдоожиженного, а Но — высота неподвижного слоя). Существует определенная критическая скорость потока пУкр, при которой неподвижный слой частиц данных размеров и плотности переходит в псевдоожиженное состояние. С дальнейшим увеличением скорости Н/Но растет и при Н/Но поток уносит частицы из аппарата. Эта скорость уноса Шун является второй границей скоростей потока, при которых существует псевдоожиженное состояние. С увеличением Н/Но все больше вещества проскакивает с потоком вдоль слоя, не приходя в непосредственный контакт с адсорбентом, иначе говоря, усиливается влияние продольной диффузии растворенного вещества в слое. Поэтому для обеспечения полного поглощения вещества из раствора высота псевдоожиженного слоя должна быть больше, чем неподвижного слоя адсорбента. [c.110]

Характер влияния на Я коэффициентов диффузии в подвижной и стационарной фазах следует из ранее приведенных уравнений для Яг и Яз. Среди параметров, характеризующих технику эксперимента при хроматографическом разделении веществ, главным является размер и форма частиц насадок. Диаметр частиц или толщина пленки неподвижной фазы определяют длину диффузионного пробега вещества к границе раздела фаз. Очевидно, что чем меньше размеры частиц, тем меньше диффз ионные ограничения, но всегда существует нижняя граница размеров частиц, определяемая проницаемостью слоя насадки в хроматографической колонке для подвижной фазы. В свою очередь проницаемость колонки для одной и той же подвижной фазы зависит не только от диаметра частиц, но и от высоты колонки. Получается замкнутый круг. Чем меньше К , тем больше требуется 7У,фф. Для получения необходимого числа Л/эфф следует или уменьшить Н до соответствующего значения при сохранении длины колонки, или увеличить ее длину при сохранении Я. Оба требования выполнимы только до определенных пределов, ниже которых колонки оказываются непроницаемыми для подвижной фазы при допустимом давлении. Одновременным решением проблем снижения диффузионных ограничений со стороны стационарной фазы и обеспечения необходимой проницаемости колонок для подвижных фаз, явилось создание пленочных и поверхностно-пористых сорбентов, позволяющих без существенного уменьшения размеров частиц и соответственно без принципиального увеличения сопротивления колонки потоку подвижной фазы в произ- [c.185]

Мы пренебрегли вкладом продольной диффузии в неподвижной фазе. В то время когда сорбат растворен или адсорбирован, он мол<ет также диффундировать вдоль оси колонки. Причиной диффузии является градиент концентрации. Так как константа равновесия часто бывает довольно велика, градиент концентрации в неподвижной фазе может быть намного больше, чем в газовой фазе, что могло бы частично компенсировать намного меньший коэффициент диффузии. Однако тот факт, что отношение коэффициентов диффузии в газовой и неподвижной фазах превышает 10 000, делает логичным допушение о пренебрежимо малом вкладе продольной диффузии в неподвижной фазе [7], тем более что отсутствуют данные, предполагающие иное. Если необходимо, этот вклад можно учесть путем добавления к высоте тарелки еще одного члена, соответствующего продольной диффузии в неподвижной фазе [И]. [c.122]

Di — эффективный коэффициент диффузии сорбата в неподвижной фазе Di j.— суммарная характеристика полярности неподвижной фазы —энтропийная избирательность неподвижной фазы SGs —свободная мольная энергия растворения AG s —относительная люльная свободная энергия растворения Н — высота, эквивалентная теоретической тарелке ДЯл — мольная теплота образования дырки, кДж/моль a.Hs — мольная теплота растворения, кДж/моль [c.10]

Пример 2.1. Рассматривается периодическое извлечение твердого растворимого компонента из неподвижного слоя сферических монодисперсных частиц. Радиус частиц = 0,4-10-з концентрация насыщения при неизменной температуре процесса С = 30 кг/м извлечение происходит чистым растворителем (Сн = 0), плотность и динамическая вязкость раствора неизменны и равны Р1 = 1,2-10 кг/м и М-= 1,4-10- Па-с порозиость слоя е = 0,4 высота слоя частиц х = 4 м пористость частиц материала ем = 0,5 плотность растворяемого вещества р,. = 4-10з кг/м= скорость растворителя в свободном сечении слоя ьи = 0,1 м/с коэффициент диффузии целевого компонента в растворителе Д = 3-10- м. /с. Требуется определить распределение компонента по высоте слоя материала в любой момент времени. [c.124]

В число выпадающих из земной атмосферы частиц входят пылинки, заряженные радиоактивностью, микрометеориты, космические пылинки, промышленные загрязнения атмосферы. Аэрозольные частицы соединений серы были обнаружены даже на высоте 20 км над поверхностью Земли. В недавних исследованиях падения малых частиц в покоящейся изотермической атмосфере (средний диаметр молекул 1,7 A), например в исследованиях Паскийя [105], а также Бэнистера и Девиса [106], изучались одновременно и гравитационный эффект, и молекулярная диффузия без учета влияния электрических зарядов находящихся на частицах. Бэнистер и Девис имели дело с частицами диаметром 4—10 А при рр = 6 "Ю кг/м и принимали следующие допущения 1) атмосфера является неподвижной и изотермической (как известно, в интервале высот 15—50 км вертикальная турбулентность пренебрежимо мала) 2) суспензию можно считать разреженной [c.216]

Если предположить, что длина пути диффузии пропорциональна количеству неподвижной органической фазы Q и что обратно пропорционален вязкости неподвижной фазы т], то вклад в общую величину ВЭТТ, обусловленный поперечной диффузией, должен быть приблизительно пропорционален произведению Ст]. До тех пор пока произведение. Рт] остается постоянным, изменение природы экстрагента не должно влиять на высоту тарелки. Именно это, по-видимому, имеет место в случае ТБФ и Д2ЭГФК для обоих экстрагентов получены значения ВЭТТ 0,1—0,15 мм [14, 16], однако количество ТБФ может приблизительно в три раза превышать количество Д2ЭГФК. [c.26]

При низких скоростях подвижной фазы влияние массопередачи на высоту тарелки для больших молекул выше, чем для маленьких, но в первом случае эффект увеличения скорости подвижной фазы менее выражен. Как следует из теории случайного шага, размывание пика, вызываемое вихревой диффузией, уменьшается с уменьшением размера частиц неподвижной фазы увеличение ширины фракшга дает небольшой эффект. [c.111]

Метод насыщения из газовой фазы предполагает диффузию т-аза чфез повфхность неподвижной жидкости. Данный метод применялся в [2, 3]. Для этого внутри термостатированного сосуда, соединениош с вакуумной установкой, располагают тонкостенные цилиндрические ампулы одинакового диаметра, но различной высоты, заполненные нелетучей жидкостью — в [2] октойлем, а также ампулу с лет) чей жидкостью — этанолом. При откачке воздуха из сосуда пары этанола ириводятся в неиосредственное соприкосновение с октойлем. После выдержки в течение определенного времени ампулы с раствором извлекаются из сосуда, закрываются крышками и взвешиваются. Было установлено [2], что график зависимости увеличения [c.805]