Равновесие и массопередача при адсорбции

Обозначим концентрацию адсорбтива в адсорбенте через х, а концентрацию адсорбтива в поглощаемом газе (жидкости) — через у. Тогда уравнение равновесия между концентрациями вещества в фазах в общем виде будет иметь вид

где хр — концентрация адсорбтива в адсорбенте, равновесная с концентрацией адсорбтива в поглощаемой газовой (жидкой) фазе.

Конкретный вид функции зависит от свойства адсорбента и адсорбтива, а также от температуры и давления.

Различают периодическую и непрерывную адсорбцию. Рассмотрим периодический процесс, когда в слой адсорбента, не содержащий вначале адсорбтива, поступает и движется с идеальным вытеснением поток газа (жидкости) с некоторым начальным содержанием адсорбтива (поглощаемого вещества). Через некоторый промежуток времени на фронтальном участке слоя адсорбента, вследствие резкого падения движущей силы, поглощение адсорбтива практически прекращается и поток «проскакивает» через этот участок без изменения концентрации. Изменение фронта адсорбции во времени представлено на рис. 9.1.

Изменение фронта адсорбции по длине неподвижного слоя 2

Рис. 9.7. Изменение фронта адсорбции по длине неподвижного слоя 2

во времени

Время работы слоя до насыщения фронтального участка называется периодом формирования фронта адсорбции.

По окончании первого периода т, формирования фронта адсорбции начинается второй период т2 параллельного переноса стационарного фронта адсорбции с некоторой скоростью U.

Участок слоя адсорбента длиной 20, на котором происходит падение концентрации адсорбтива в потоке от начальнойу„ до нулевой, называют работающим слоем, или зоной массопередачи.

Соответствующий ему период времени называется временем защитного действия

где U — скорость перемещения фронта адсорбции; т0 — период времени защитного действия.

Количество вещества М, поглощаемое в зоне массопередачи, невозможно рассчитать из уравнения массопередачи, так как поверхности контакта фаз практически неопределимы. Поэтому используют уравнения массопередачи, выраженное через объем V0:

где KyV—объемный коэффициент массопередачи; т — время прохождения фронта адсорбции по зоне массопередачи; Дуср — движущая сила процесса.

Объемный коэффициент массопередачи определяют из уравнения

где и — объемные коэффициенты массоотдачи в газовой (жидкой) и твердой фазе соответственно.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >