(39)
где – порозность слоя сорбента;
– длина (высота) адсорбера.
Первый член уравнения (39) отражает количество загрязнений, поступающих в адсорбер, второй – задержанных загрязнений, третий – остаток загрязнений в воде, четвертый (практически равен нулю в адсорбере с плотным слоем) – продольную диффузию. Решение (39) совместно с (38) позволяет получить выражение для определения эффекта очистки воды (С/С0):
(40)
где – коэффициент;
– динамическая константа равновесия в первом приближении, равная
;
– время контакта воды и адсорбента.
Если используется высокоэффективный адсорбент, изымающий все примеси из воды, тогда член в уравнении (39) и уравнении (40) примет вид:
(41)
Приведенные уравнения с учетом различия позволяют решить задачу перехода от экспериментальных установок к промышленным. На коэффициент
оказывают влияние природа сорбата и сорбента, пористость сорбента и степень заполнения его пор. При очистке многокомпонентных растворов (реальных вод) ожидается снижения
при увеличении
(продвижение потока воды через адсорбер) вследствие хроматографического эффекта. Эксперименты показали, что при
мг/дм3 и
м/ч значения
изменяются:
при
и
м, а при
и
и
, т.е.
монотонно убывает при увеличении
и
. Чем ниже концентрация примесей в воде, тем вероятнее попадание в очищенную воду только трудносорбируемых компонентов.
Для случая сорбции индивидуальных загрязнений Стадником предложены формулы для расчета основных параметров:
τпр – время работы адсорбера с плотным слоем до проскока;
Δτ – время от начала проскока до полной отработки слоя сорбента;
Lмп – длины зоны массопередачи (при известном эффективном коэффициента диффузии D, выпуклой изотерме адсорбции и L ≥ Lмп):
(42)
(43)
(44)
Здесь – фиктивная скорость фильтрования; А0 – равновесная динамическая емкость сорбента при С0; ε – порозность слоя адсорбента.
Неизвестные величины А0 и D (или dэкв/D) можно найти несколькими способами. Во-первых, можно экспериментально получить изотерму и выходную кривую динамики сорбции (при любых dэкв) и найти А0 и τпр, а затем перейти к требуемым по уравнениям (33), (43), (44). Во-вторых, можно получить полную выходную кривую сорбции и определить Δτ и τпр либо на одной и той же воде определить τпр для двух образцов с различными dэкв.
Эффективный коэффициент диффузии можно вычислить на основании экспериментальных данных по формуле:
(45)
Порозность слоя адсорбента ε определяют, зная насыпную плотность сорбента ρн и кажущуюся плотность зерна сорбента ρк:
(46)
Если сорбент имеет несферическую форму, то эквивалентный диаметр dэкв определяют по формуле
(47)
в которой d – диаметр частицы; k = 0,168; 0,45 и 0,6 при 2l/d = 1; 4 и ∞, где l – длина цилиндрической частицы сорбента.
С другой стороны, Lмп можно определить по формуле Майлкса – Трэйбола:
(48)
Значение химии в создании новых материалов, красителей и волокон
...
Тиофен
Тиофен содержится в каменноугольной
смоле и является спутником коксохимического бензола (присутствует в количестве
0,5%). По ряду физических и химических свойств тиофен очень близок к бензолу:
темп ...
Обзор литературы
По своему
химическому составу вода является соединением двух атомов водорода и одного
атома кислорода. Однако, в естественных условиях в воде постоянно содержаться
самые различные вещества и элемен ...