Скорость адсорбции

Характер протекания процесса адсорбции во времени зависит от того, протекает ли процесс периодически или непрерывно.

Непрерывные процессы мало отличаются от других процессов с участием твердой фазы, периодические имеют ряд специфических особенностей.

Рассмотрим адсорбцию в неподвижном слое адсорбента.

Пусть начальная концентрация адсорбтива равна нулю, а поток можно считать движущимся с идеальным вытеснением. С₀ – начальная концентрация абсорбата. Через некоторый промежуток времени лобовой или фронтальный участок слоя адсорбента «насытился» до состояния, близкого к равновесному, и поток бы проскакивал этот участок без изменения концентрации. Зона поглощения переместилась бы в следующие участки.

Если бы скорость массопередачи была бесконечно большой, то адсорбция последующих слоев происходила бы после полного насыщения предыдущих. Этого не происходит, и распределение адсорбтива по высоте слоя происходит плавно, образуя при этом фронт адсорбции. Изменение фронта иллюстрирует график кривых распределения относительной концентрации адсорбента в газе (растворе) по длине неподвижного слоя адсорбента, рассматриваемые в промежутки времени τ₁, τ₂, τ₃ < τ_i от начала процесса.

Через некоторое время (τ₃) профиль фронта адсорбции становится практически неизменным. Период τ₃ называют периодом формирования лобового фронта адсорбции τ_ф.

При τ > τ_ф начинается период параллельного переноса стационарного фронта адсорбции с некоторой постоянной скоростью.

Когда газ выходит из слоя сорбента с содержанием адсорбата, достигнутым для определения, завершается время защитного (адсорбционного) действия слоя.

Эта модель периодической адсорбции была разработана Шиловым и называется моделью послойной фронтальной отработки слоя адсорбента.

Средняя концентрация адсорбтива во всем слое адсорбента, достигнутая к моменту проскока адсобтива, называется динамической активностью слоя сорбента. Она может быть выражена временем от начала поглощения до момента проскока.

Участок слоя сорбента , на котором происходит падение концентрации от С₀ до 0 (или концентрация «проскока»), называют работающим слоем или зоной массопередачи.

Эта модель относится к адсорбентам с вогнутой к оси абсцисс изотермой.

Дата добавления: 2015-07-24