logo
КАСАТКИН

Скорость адсорбции

Характер протекания процесса адсорбции во времени зависит от того, проводится процесс периодически или непрерывно. Деление промышлен­ных процессов адсорбции на периодические и непрерывные связано, глав­ным образом, с состоянием слоя адсорбента — является он соответственно неподвижным или движущимся.

Процессы адсорбции не отличаются по механизму от других процессов массопередачи с участием твердой фазы и следуют одинаковым с ними об­щим закономерностям. Однако периодические процессы адсорбции харак­теризуются специфическими особенностями и поэтому будут описаны ниже применительно к адсорбции в неподвижном слое адсорбента.

Рассмотрим случай, когда в слой адсорбента, не содержащий адсорб- тива, непрерывно поступает и движется с идеальным вытеснением поток с некоторой начальной концентрацией поглощаемого вещества. Через неко­торый промежуток времени на лобовом, или фронтальном, участке слоя адсорбента вследствие резкого падения движущей силы погло­щение адсорбтива практически прекращается и поток «проскакивает» через этот участок без изменения концентрации, а зона поглощения перемещается в последующие за лобовым участки.

Если бы скорость поглощения была бесконечно большой, то адсорбция в последующих слоях происходила бы только после полного насыщения предыдущих. Однако скорость массопередачи конечна и распределение адсорбтива по высоте слоя происходит плавно, с образованием так назы­ваемого фронта адсорбции. Изменение фронта адсорбции во вре­мени схематично показано на рис. ХУ1-2, где приведены кривые распреде­ления относительной концентрации У адсорбтива в газе (или растворе) по длине / неподвижного слоя адсорбента, причем хг <С т2 < т3 . . . . . . <С т,, где т1 — время, протекшее от начала процесса. Согласно опыт­ным данным, по истечении некоторого конечного промежутка времени про­филь фронта адсорбции становится практически неизменным (см. рис. Х1У-2). Время работы слоя до насыщения его лобового участка в пе­риодическом процессе адсорбции называется периодом формиро­вания фронта адсорбции и обозначается через тф.

Таким образом, зона адсорбции перемещается во времени по всему слою адсорбента, причем концентрация адсорбтива в зоне плавно изменяется. Это изменение концентрации протекйет различно для лобового и последу­ющих участков слоя.

По окончании первого периода формирования фронта адсорбции в не­подвижном слое адсорбентаначинается второй период — параллель­ного переноса стационарного фронта адсорб­ции, который характеризуется перемещением неизменного профиля кон­центраций по направлению потока с некоторой постоянной скоростью и (см. рис. Х1У-2).

С момента выхода из слоя точки фронта газа (раствора) с нулевой кон­центрацией, соответствующей началу «проскока» (практически с мини­мально возможной концентрацией, доступной для определения), завер­шается время адсорбционного, или защитного, действия слоя.

Упрощенная модель процесса периодической адсорбции, называемая моделью послойной (фронтальной), отработки сл оя адсорбента, была впервые предложена Н. А. Шиловым с сотр. при­менительно к условиям работы противогазовой техники.

Yandex.RTB R-A-252273-3

Yandex.RTB R-A-252273-4