Никольский Б.П., Григоров О.Н., Позин М.Е. Справочник химика (Том 5) (1113399), страница 115
Текст из файла (страница 115)
Характеристическая кривая зависят лишь от рода поглощаемого вещества. Отношение ординат (или адсорбционных потенциалов) для двух различ- Рлвновесив жвкгдх алзлми ных веществ при равных адсорбцноиных объемах является постоянной величиной и обоаиачаегся р, в, в (Х1-9) тле г~ и ез — адсорбционные потенциалы адсорбйруемого вещества; вы н адсорбцяониые потенциалы стандартного вещества. В формуле (Х1-9) и на рис.
Х1-3 значения адсорбпионных потенциаловдля обоих веществ соответствуют одинаковым алсорбциониым объемам йу. Коэффициент 8, называется коэффициентом аффинностн, а кривые, ордяиаты которых намодятся в цостоянном отношении, называются аффииными. 23. По изотерме адсорбции пара при температуре Т, можно приближенно вычислить иэотерму адсорбцни любого другого пара при температуре Тз по следующим уравнениям [Х1-5..Х1-10): а,У, ам=— У (Х1-10) илн Т Р Рис. Х1-3 Аффмнные [2 р )й Р [1 г 1 «вм Х1 121 Р Р аэс, з 7' л кривые: В этих у-алговэаруемоа вешеэтих уравнениях: а~ — количества стандартного стВО' у — сгалмэргиэе эе. вещества в молих, адсорбируемое единицей массы адсорбента (ордината стандартного вещества); аз — искомое количество исслелуемого вещества в молях.
адсорбнруемое единицей массы тою же адсо бенуа; С н С р; р „— концентрации стандартного и исследуемого веществ в паровоадушной смеси, кг еещесгегумз с,леси; С и С концепт а ин а р ц ст ндартиого и исследуемого веществ в паровоздушиой смеси в смгсп' р вас, р иасг ~ и з — мальные объемы стансостгании насыщения, кг ееп(есгеа!мз смеси; 1' 1'— дартного и нсслелуемого веществ в жидком состоянии (У=М/, г е М— рм, где — мода тнога н и р рм — п от ость жидкости) р1 и р,— давление паров стаяр а н исследуемого веществ в паровоздушнай смеси; Р„„и Р„ давление пасы енного п щ ара стандартного н исследуемого веществ (аначеаия нас, наг р и „„следует выражать в одинаковых единицах); Т, и Т,— температуры стандартного и исследуемого веществ, 'К; 8,— коэффициент аффинности.
по формуле; . Коэффициент аффнниости лля парообразных веществ можно вычисли ь т или Уз в (Х1-13) Лля газообразных веществ формула (Х1-13) непр ним, 25. Лля сч . Йл ра ета Бз как для парообразных, так и для газообразных веществ можно применять формулу: [) Р» з Р (Х1-14) где Р— парахор исследуемого вещества; Ра — парахор стандартного вещества. 719 хг. Адсанвцпя нлвцовнсмн ынждн олзлмм 28.
Парахором называется величина, определяемая по формуле: и 1»!» (Х1-15) где и — поверхностное натяжение адсорбикпуемого вещества в жидком состоянии, н/м; р — плотность жидкости, кг/м, р„— плотность насыщенного пара этой жидкости, кг/мз; М вЂ” мольиая масса жидкости, хг(клюль. Поверхностное йатяжеиие„в также плотности жидкости н пара должны приниматься для одной и тай же температуры. Парахор можно также вычислить как сумму парахоров атомов и связей, входящих в соединение (0-11, т. 1, стр.
390], 27. В табл. Х1-2 приводятся коэффициенты аффинностн характеристических ярнвых различных веществ для активных углей. г л чи дг-э Виичеиии иоиффиииезпои иффиииасти Вещество Вещество И. — М Р =Рнии ~1 Г ) (1 — ги»»и) зр кии 28. Ниже приводятся уравнения изотерм вдсорбции Дубинина (Х1-1] для адсорбеитав предельных структурных типов и аполярных адсорбнруемых веществ я температурах выше н ниже критической. Адсорбенты первого структурнога типа Адсорбция газов (Т.> Т„„): -'Ч" (" — '")1' а= — г йтз Ь !2 л = !й — — 0,434 — ~12~те — )~! Ь ' 51~ П йтз 18 л = 1н —,з — 0,434 — !й (Х1-19) (Х1-16) Т эде т= —.
Т Адсорбция (Х1-20! паров (Т~ Т ): — Ч"( — '-Г а ии — г йгс з У» 1 з Т 1п и = 1п — ' — ОА34А — 1п — "" Уэ ])з Р (Х(лП) (Х1-17) Адсорбенты второго структурного типа Адсорбцин паров (Т< Тир): из ц㻠— А-5- »к — "зс Оии — г з э и (Х1-18) 721 Метнлавый спирт Бромистый метил Этиловый спирт . Муравьиная кислота .. Сероуглерод Хлорнстый атил Пропав Хлороформ Ацетон Бутан . 0,40 0,57 0,61 0.61 0,70 0,76 0,78 0,86 0,88 0,90 Уксусная кислота Бенэол . ((иклогексан . .. Четыреххлористый углерод .
Диэтиловый зфир Пеитан ............ Толуол ......... Хлорпнкрин Гексан . .. ... Гептан . 0,97 1,00 1,03 1,05 1,09 1,12 1,25 3 1,59 В этих уравнениях: о — »фанчика адсарбции для равновесных относительных давлений р!Р „ и абсолютных температур Т, ммоль/г; Р„, — давление нэсышениого пара адсорбтива; р — парциаэьиое давление адсорбтива; рир— критическое давление адсарбтнва; Ь вЂ” константа уравнения Ван-дер-Ваальса, г гмз(ямале; йг и йтз — предельные объемы адсорбпиоиного пространства: В и А — константы; 5» — коэффициент аффинностн характеристических кривых (может быть найден как отношение парахорав адсорбируемых веществ к парахору стандартного пара„ для которого определшот константы Ятз и В или йт» и А); У' — объем миллнмаля жидкости в адсорбированвом состоянии. з смз(ямал ь.
ПРи !<! и длн Уи либо беРетсн табличное значение объема миллимола жидкости 1', при заданной температуре, либо оно определяется по формуле: М где р — табличное значение плотности жидкости при заданной температуре, г!смз; М вЂ” молекуляряый вес адсорбируемого вещества. ПРи т, <1<(иэ величина У* опРеделаетса по фоРмУле. М У*=— где р* — плотность вещества в адсорбнроваииом сосюяиии в интервале от , до !ии. Величина р' определяется по формуле: где р„ †табличн значение плотности при температуре кипения; рг — плотность, численно равная М/1ОООЬ; Ь вЂ” константа уравнения Ван-дер-Вазльса, гмз)ямала.
Подробнее расчет У* см. (Х1-81 29. Уравнения (Х1-16), (Х1-17) и (Х1-18) при постоянных температурах представляют собой уравнения изотерм адсорйции. Эти уравнения могут быть выражены в линейной форме: , Рзэ'11з Уравнение (Х1-19) в координатах !и а — ~!2 ~тз — !1! лля газообразного РЛ состоянии адсорбируемога вещества изображается прямой линией. Построив по экспериментальным данным прямую, можно графически определить величину Тз !2 — (отсюда можно вычислить (рз) и величину 0,434 — (отсюда Ь Бз хг. лдсоввцид можно вычислить В/5' или В для стандартного вещества, для которого За 1).
Уравнения (Х1-20) н (Х1-21) в координатах пврообрвзиого состояния вдсорбируемого вешествв также изображаются пря- л о мой лЯиией. Аввлагичио опРеделпютса величины йг н В/[)а или Ягб н А/Рь. 30. Для лдсорбеитв переходного структурного тяпа расчет при вдсорбции паров ведут по формуле: г' / Р,1' г аяус "а (1 а) )ка Ра с а + с г (Х1-22) где Ягг — суммвриый объем вдсорбцноииого пространства; а — доля объемв суммарного вдсорбциоииого пространствэ. приходящвяся ив структуру первого типе (Фа айгп); (1 — а) — доля объема сумин ркого вдсорбционного про-' стрвиствв, приходищвися нв струхтуру второго типа [йг (1 — а) И" Р Подробнее см.
[Х1-1, Х1-3, Х1-5[. 31. Многочисленные экспернментвльные исследоввнив углеродных вдсорбеитов показали применимость уравнений (Х1-18) и (Х1-17) в интервале эв- полнеиия объемов вдсорбцн1да /йа оивого пространства йг/йга =006 —;094. Для веществ, иэ- СВ аг ходищихся в пврообрвзном состоянии, этот интервал соответствуег обычному интервалу 0 с-3 0 Рвввопесных относительных хвалений р/Р„, 1 ° 1О ' —:0,1.
-йг -ВД Меньшие величины йг/йга мо- гут быть получены в нвчавь-йг -ЦВ ной области изотерм при вд- с-у сорбции газов и вблизи кри-гг -г,г тической темпервтуры при ад- сорбции паров [Х1-8[. -/,В - /,В 32. Основные предпосылки В /г И гэ г г З г потенциальной теории спрв- р 7 ведлнвы для многих минервль- ( гйгт,/Р) /йрпас/Р ных вдсорбеитов (обеэвоженРис. Х -4. зотеРмы вдсоРбции паРов бенгала одные вдс рбеи и т..) в 1-. И ные иеоргвнические гели, припри ж)' С в линейной форме уРавнения (Х1-1Л случае вдсорбпди паров вподля мелкопористого силнквгеля С-3 и урввне- лярных веществ котла диспернив (Х1-18) длв крСтпнопорнстых силикагелей сиоиивя состввляюшэя играет главную раль в процессе.
Для пркмерв иа рнс. Х1-4 ноквзвиы изотермы адсорбции паров беиэолв мелкопористым и крупнопористым силикэгелем (пРямые проведены ио уравнениям, точки соответствуют экспериментальным данным), 33. Расчетный аппарат потенциэльяой теории может быть положен в ос- нову технических методов расчетов адсорбциоиных равновесий нв вдсорбентвх цеолитного типа. Подробнее см. [Х1-3). 722 теплотл и кинетики ддсоэвции Теплота адсорбцнн .34.
Адсорбция проходит обычно с выделением тепла, причем это тепло от рнцвтельно влияет нв процесс. для примера в табл„ Х1-3 приведены данные о теплоте вдсорбцни водяного пара углем. Гсб лл Лтэ Тпплпга алспрбяпн впдяппгп вара Талипа алссрбппп Таллата алссрбппл Температура, с Тсппсрьсура, С лгт/хм сап ллпл/хмель лгал/смоль л лил/лмсль 8 300 7ЗО 5200 — 15 10 40 34 800 30 100 21 800 80 128 187 оььо 35. При отсутствии опытных денных теплоту вдсорбции углем можно вриближеияо определить по формуле: а А Уг'ппп (Х1-23) где о/ — теплота адсорбции, кдж/кмоль или клал/кмолщ Тлп — температура кипения вдсорбируемого вещества при атмосферном давлении, 'К; А — постоянная, зависящая от природы вдсорбента и размерности 0.
Эмпирические злвнсимости для определения теплоты вдсорбцин углем см. [Х1-5[ Кинетики цдсорбцин 36. Скорость процесса, т. е. количество вещества, адсорбнруемого единицей объема адсорбентэ в единицу времени, определяется по следующему уравнению [О-Ц: Здесь сг — количество вещества, поглощаемое единицей объема вдсорбентэ (объемная массовая относительная концентрация), кг вещгства/ма адсорбгнта/ т — продолжительность адсорбции, сгх; са — объемная массовли относительная концеопрапня вдсорбируемого вешествв в парогазовой смеси, хг эгщгства/м' -ь инертного газа; с — объемная массовая относительная равновеснвя коицеитрвг ция адсорбнруемого вещества в парогазовой смеси, кг вещества/м' инертного газа„у — относительный массовый состав парогазовой смеси, кг эгщгсгва/хг ппсргного газа; Т* — рлвиовесный относительный массовый сошвв парогазовой о смеси, хг эгщгсгэа/хг инертного газа; /ьуо — коэффициент мвссопередвчи, отнесенный к единице объема слов, при выражении движущей силы процесса через кг эгщгстга 1,,о с — с о г э кг эгщестга — 1 А~гэ — коэффициент сек лР адсорбгнта ° сгк ° а и ма инертного газа мвссопередвчи, отнесенный к единице объема слоя, при выражения движущей кг вещества /сг силы процессв через у — уь, кг бгщгства м' сгк ' м' абсорбгнта ° сг/г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
