Учебное пособие 207

Важной характеристикой процесса динамической сорбции является удельная динамическая адсорбция Ар, которая в случае выпуклой изотермы сорбции может быть определена по формуле

где Со – исходная концентрация извлекаемого компонента, г/м3; uф – ско-

рость фильтрования, м/ч.

Если удаляемые компоненты являются в данных условиях слабо адсорбируемыми веществами, необходимо учитывать, что в фильтрационном слое они находятся в виде раствора, заключенного в межзерновом пространстве и больших порах зерен загрузки. Изотерма адсорбции будет иметь вогнутый вид. В этом случае удельная динамическая адсорбция Ар, г/м3, определяется по формуле

где e - порозность слоя загрузки, м3/м3.

Уравнение (5.1) позволяет определить продолжительность работы слоя адсорбента любой длины L > Lо, если экспериментально установлены величины k и tо для заданного режима сорбции.

5.2.Методика проведения работы и обработки результатов опытов

5.2.1. Состав экспериментального оборудования

Модель адсорбционного фильтра, фотоэлектроколориметр КФК-3м. Посуда: цилиндры для калибровочной кривой 100 мл – 8 шт., колбы

для проб 50 мл – 25 шт.

5.2.2. Приготовление растворов и материалов

Работа выполняется на искусственно приготовленном растворе. Для этих целей удобно использовать водные растворы текстильных красителей.

5.2.2.1. Приготовление рабочего и исследуемого растворов красителя Концентрация рабочего раствора принимается равной 1000 мг/л, для

чего навеску красителя массой 1 г растворяют в 1 л воды.

Для приготовления исследуемого раствора используют соответствующее разведение рабочего раствора. Концентрация исследуемого раствора зависит от типа красителя и марки угля – устанавливается лаборантом.

21

5.2.2.2. Подготовка угля Активированный уголь, предназначенный для проведения работы, за-

ливают теплой дистиллированной водой и оставляют для набухания в герметично закрытой посуде на 24 ч. Перед загрузкой его промывают дистиллированной водой и переносят в колонку фильтра, предварительно заполнив его до половины дистиллятом.

5.2.3. Описание лабораторной установки

Модель адсорбционного фильтра приведена на рис. 5.1. Она состоит из фильтровальной колонки 1 диаметром 25 мм, оснащенной пробоотборниками 2. Высота колонки 1500 м. По высоте колонки равномерно распределены 15 пробоотборников. Обвязка фильтра позволяет осуществлять процесс фильтрации в обоих направлениях. На концах колонки установлены пьезометры 3 и 4 для оценки потерь давления в загрузочном слое. Для работы установки в безнапорном режиме предусмотрена переливная воронка 5. Подача воды на установку осуществляется перистальтическим насосом-дозатором 6, обеспечивающим постоянство расхода при переменном давлении. Питание установки производится из резервуара 7.

Рис.5.1. Схема экспериментальной установки

22

5.2.4.Проведение работы

5.2.4.1.Построение калибровочного графика

Методика построения калибровочного графика приведена в лабораторной работе 2. График рекомендуется построить для интервала концентраций красителя от 0,1 до 10 мг/л.

5.2.4.2. Определение показателей работы адсорбционного фильтра

Приготовленный с заданной концентрацией исследуемый раствор помещается в резервуар 7. Заполнение установки осуществляется снизу вверх дистиллированной водой при максимальной подаче насоса для вытеснения из загрузки воздуха. Затем устанавливается необходимая подача воды на установку, соответствующая заданной скорости фильтрования. Эта операция также выполняется на дистиллированной воде. После этого насос переключают на работу из резервуара исходной воды и начинают отсчет времени. Отбор проб осуществляют по возможности одновременно из всех пробоотборников через заданные промежутки времени. В пробах определяется концентрация красителя, значения которой заносят в табл. 5.1.

Опыт продолжают до появления начальной концентрации красителя в пробах, отобранных на 3-4 уровнях. Оставшиеся уровни можно использовать для проведения следующей серии опытов без перезагрузки фильтра.

Для определения k и t 0 , используя экспериментальные данные (см.

табл. 5.1), находят функцию распределения адсорбата в подвижной фазе при движении воды через неподвижный слой адсорбента, пример которой приведен на рис. 5.2.

23

Математическая обработка полученной зависимости позволяет определить величины Lм, Lо, k и t 0 , так как аппроксимирующим уравнением явля-

ется формула (5.1).

Результаты расчетов показателей процесса динамической сорбции приводят в табл. 5.2.

По данным табл. 5.1 построить график функции распределения краси-

Библиографический список

1.Рамм, В.М. Абсорбция газов / В.М. Рамм. – М,: Химия, 1976. – 562 с.

2.Авдеев, Н.Я. Расчет гранулометрических характеристик полидисперсных систем / Н.Я. Авдеев. – М.: Химия, 1966. – 377 с.

25