Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Экология arrow ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ: ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ЗАЩИТЫ ГИДРОСФЕРЫ
Посмотреть оригинал

Основы процесса адсорбции.

Вещества, хорошо адсорбируемые из водных растворов активными углями, имеют выпуклую изотерму адсорбции, а плохо адсорбирующиеся ?— вогнутую. Изотерму адсорбции вещества, находящегося в сточной воде, определяют опытным путем. Ее можно приближенно вычислить без экспериментов.

В основу расчета положены следующие представления: адсорбция органических веществ на углях является физическим процессом, поэтому поверхностные оксиды не влияют на адсорбционное равновесие и избирательность адсорбции; общий объем всех адсорбированных компонентов раствора является величиной постоянной, не зависящей от структуры молекул, их ориентации и соотношения концентраций, молярные объемы адсорбированных веществ приблизительно равны молярным объемам соответствующих жидкостей; равновесной концентрации в растворе, равной растворимости соответствует предельное значение коэффициента активности, величина которого пропорциональна произведению константы адсорбционного равновесия на растворимость.

Для расчета изотермы адсорбции необходимо для разных значений заполнения адсорбционного объема 0 (0 = aV*2/ Va) рассчитать величину равновесной концентрации и удельной адсорбции. Равновесную концентрацию вычисляют по формуле:

где q — степень заполнения адсорбционного объема; V*. и V*H 0— молярные объемы извлекаемого органического вещества и воды; К.— константа адсорбционного равновесия; f — парциальный коэффициент активности компонента. При бесконечно малой величине заполнения объема адсорбционной фазы органическим компонентом 1=1.

1

Необходимые величины молярных объемов компонентов раствора могут быть вычислены по соотношению:

где Mi — молекулярная масса; pj — плотность компонента.

где DF0—стандартное молярное уменьшение свободной энергии адсорбции вещества, которое находят экспериментально; R — универсальная газовая постоянная; Т — температура.

Удельную адсорбцию (в моль/г) вычисляют следующим образом:

где а{— максимальная удельная адсорбция вещества (адсорбционная емкость), моль/г; Va— предельно адсорбционный объем пор адсорбента, см3 /г.

Если в сточной воде присутствует несколько компонентов, то для определения возможности их совместной адсорбции для каждого вещества находят значение стандартной дифференциальной свободной энергии AF° и определяют разность между максимальным и минимальным значением. При условии AF0MiiKC- AF° < 10,5 кДж/моль, совместная адсорбция всех компонентов возможна. Если это условие не соблюдается, то очистку проводят последовательно в несколько ступеней.

Скорость процесса адсорбции зависит от концентрации природы и структуры растворенных веществ, температуры воды, вида и свойств адсорбента. В общем случае процесс адсорбции складывается из трех стадий: переноса вещества из сточной воды к поверхности зерен адсорбента (внешнедиффузионная область), собственно адсорбционный процесс, перенос вещества внутри зерен адсорбента (внутридиффузионная область). Принято считать, что скорость собственно адсорбции велика и не лимитирует общую скорость процесса. Следовательно, лимитирующей стадией может быть внешняя диффузия, либо внутренняя диффузия. В некоторых случаях процесс лимитируется обеими этими стадиями. Во внешнедиффузионной области скорость массопереноса в основном определяется интенсивностью турбулентности потока, которая, в первую очередь, зависит от скорости жидкости. Во внутридиффузионной области интенсивность массопереноса зависит от вида и размеров пор адсорбента, от форм и размера его зерен, от размера молекул адсорбирующихся веществ, от коэффициента массопроводности.

Таблица II. 8.

Характеристики некоторых отечественных активных углей

со

сл

Марка

Объем, см'/г

Поверхность, м7г

Крупность,

мм

Насыпная

плотность,

кг/м’

Прочность по МИС, %

суммар

ный

микропор

переход

ный

макропор

суммар

ная

переходных пор

ОУ-А

2,38

0,26

0,27

1,78

805

138

ОУ-Б

0,39

0.21

138

КАД-

МОЛОТЫЙ

0,42

0,11

64

АГ-2

0,60

0,30

0,05

0,25

33

1.5-2

600

65-70

АГ-3

0,8-1,06

0,32-0,42

0,12-0,16

0,41-0.52

1,5-2.8

450

75

АГ-5

0,9-1,06

0.3-0.43

0,17

0,46

1-1,5

450

75

КАД-

йодный

1

0,34

0.15

0,51

977

ПО

2-5

380-450

60

СКТ

0,98

0.51

ол

0,27

108

1,5-2

420

65

скт-з

0,80

0.46

0,09

0,25

20-55

420-470

70

АР-3

0.7

0,33

0,07

0,30

48

2.7-5,5

550

65-75

БАУ

1,5

0.25-0,39

0,08

0,19-0,21

50-60

1-5

220-350

ДАК

1.2-1,45

0,17

0,04

1ДЗ

30

0,5-15

230

Учитывая все эти обстоятельства, определяют условия, при которых адсорбционная очистка сточных вод идет с оптимальной скоростью. Процесс целесообразно проводить при таких гидродинамических режимах, чтобы он лимитировался во внутридиффузионной области, сопротивление которой можно снизить, изменяя структуру адсорбента, уменьшая размеры зерна. Для ориентировочных расчетов рекомендуется принимать следующие значения скорости и диаметра зерна адсорбента: со =1,8 м/ч и di =2,5 мм. При значениях со и с1э меньше указанных, процесс лимитируется по внешнедиффузионной области, при больших значениях — во внутридиффузионной.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы