Равновесие при адсорбции

При адсорбции происходит концентрация молекул поглощаемого вещества на поверхности адсорбента. На величину адсорбции влияют:1) природа поглощаемого вещества; 2) температура; 3) давление; 4) примеси в фазе, из которого поглощается вещество.

Р авновесные зависимости и называются изотермами адсорбции. Изотермы определяются экспериментально. Вид зависимости определяется природой поглощаемого вещества, свойствами адсорбента, температурой и давлением процесса. Повышение температуры и понижение давления отрицательно сказываются на процессе адсорбции.

Адсорбенты характеризуются статической и динамической активностью. Динамическая активность - количество вещества, поглощаемого единицей массы адсорбента за время от начала адсорбции до начала «проскока». Статическая активность - количество вещества, поглощаемое тем же количеством адсорбента за время от начала адсорбции до установления равновесия. Активность зависит от температуры газа и концентрации поглощаемого компонента. Динамическая активность больше статической. При адсорбции выделяется значительное количество тепла. Адсорбция практически всегда сочетается с десорбцией. Десорбции будет способствовать повышение температуры адсорбента, понижение давления над адсорбентом и наличие в фазе над адсорбентом конкурирующего (вытесняющего) вещества. Обычно десорбцию проводят с применением водяного пара. Смесь адсорбтива и водяного пара направляют в конденсатор, где продукт отделяется от воды отстаиванием или ректификацией.

Материальный баланс процесса адсорбции

Процесс адсорбции проводится периодически или непрерывно. Материальный баланс непрерывной адсорбции: , где G – расход паро-газовой фазы (кг/с инертной части газа); L - расход адсорбента (кг/с); - рабочая концентрация адсорбируемого вещества в паро-газовой фазе (кг/кг ин. части газа); - рабочая концентрация адсорбируемого вещества в адсорбенте.

Кинетика процесса адсорбции

Экспериментально доказано, что при адсорбции диффузионные сопротивления внутри твёрдой фазы малы по сравнению с внешним диффузионным сопротивлением, поэтому при расчётах процесса адсорбции используют основное уравнение массопередачи в виде: , где с некоторым допущением полагают, что . определяют по критериальным уравнениям Nu = f(Re,Pr).

Адсорберы периодического действия с неподвижным слоем адсорбента

Вначале через адсорбент L пропускают паро-газовую смесь G; происходит насыщение адсорбента поглощаемым веществом. Затем пропускают вытесняющее вещество В или нагревают адсорбент (т.е. производят десорбцию – регенерацию адсорбента).

Адсорберы непрерывного действия с движущимся адсорбентом.

Адсорбент L циркулирует в замкнутой системе: насыщение его происходит в верхней зоне аппарата (адсорбционной), регенерация – в нижней (десорбционной).

Кристаллизация

К ристаллизация – выделение твёрдой фазы в виде кристаллов из растворов или расплавов. Кристаллы – однородные твёрдые тела различной геометрии в зависимости от вида химического соединения. В химической промышленности кристаллизация применяется для получения в чистом виде веществ. Кристаллизацию обычно производят из водных растворов (понижая температуру или удаляя часть растворителя) или из растворов органических веществ, испаряя их. Из расплавов – путём охлаждения. На скорость кристаллизации влияют степень пересыщения раствора, его температура, образование центров кристаллизации, интенсивность перемешивания, наличие примесей и др.

С

1

2

корость кристаллизации величина не постоянная, изменяющаяся во времени в зависимости от условий кристаллизации. В начале скорость равна нулю (период индукции), затем максимальна и падает до 0(1) (при большой степени пересыщения). При наличии тормозящих кристаллизацию примесей период индукции возрастает, наблюдается период постоянной скорости (2).

Влияние температуры – при более высокой температуре уменьшается μ и увеличивается диффузия. Но с повышением температуры растёт число центров кристаллизации и образуются более мелкие кристаллы.