Курсовая работа: Адсорбер периодического действия с неподвижным зернистым слоем адсорбента. Технологическая схема для улавливания паров этилового спирта из воздуха

Осуществляется путем интенсивного перемешивания, образованного раствора с сорбентам в течении определенного времени с последующим отделением сорбента от воды отстаиванием, центрифугированием и др. методами.

В промышленности сорбционно-десорбционные процессы, как правило, осуществляют в динамических условиях, так как это обеспечивает непрерывность технологических процессов и возможность их автоматизации.

Сорбционный процесс в статических условиях описывается уравнениями, связывающими количество сорбированного вещества C_s и концентрацию вещества с в жидкой (газообразной) фазе и учитывающими химическую и геометрическую неоднородность сорбента и свойства сорбируемого вещества. При последовательном введении сорбента количество адсорбента рассчитывается по формуле:

А при противоточном введении сорбента процесс ведут ступенчато, и расход сорбента определяется по уравнению:

,

где m – количество сорбентов (кг);

n – число степеней;

К_адс – константа адсорбции;

Q – объем сточной воды (м³ /ч);

С_Н – начальная концентрация загрязнений;

С_К – остаточное количество загрязнений в воде.

Для описания адсорбционных процессов на неоднородных поверхностях при образование мономолекулярного слоя применяют уравнение Фрейндлиха:

или ,

где ,и - постоянные.

Для полимолекулярных слоев действительно уравнение Брунауэра- Эмметта-Теллера:

,

где V-объем газа, сорбированного при давлении р; V_m - объем газа, соответствующий мономолекулярному слою; К- постоянная, характерная для данного вещества; р₀ - давление пара сорбируемого вещества.

По характеру взаимодействия адсорбата с поверхностью жидкого или твердого адсорбаена различают физическую и химическую сорбцию.

При физической адсорбции связана со способностью поверхностных частиц адсорбента удерживать на своей поверхности адсорбата за счет поверхностной энергии. Количество адсорбата, который удерживается на единице площади поверхности определяется силами межмолекулярного взаимодействия: - это дисперсионные, ориентационные и индукционные эффекты.

Физическая адсорбция взаимодействие молекул сорбирующихся веществ с поверхностью адсорбента определяется главным образом дисперсионными силами, вызываемыми согласованным движением электронов в сближающихся молекулах. Для некоторых сорбентов, например, кремнеземов, оксида алюминия, цеолитов, имеют значение электростатические силы. Под электростатическими силами понимают ориентационные силы, проявляющие при адсорбции полярных молекул на поверхности, несущей постоянный электрический заряд, и индукционные силы, обусловленные появлением в сорбирующихся молекулах дипольных моментов, наведенных зарядами поверхности или появлением дипольных моментов в сорбенте, наведенных диполями сорбирующихся молекул. Физическая адсорбция легко обратима, обратный процесс адсорбции называется десорбцией. Десорбцию, осуществляемую с помощью жидкостей, обычно называют элюцией , а жидкость или растворы, применяемые для этих целей, элюентами. Для физической сорбции характерно увеличение скорости и мала прочность.

1.1 Адсорбция

Адсорбция обычно проводится на твердых адсорбентах, на которых адсорбируются газы или растворенные вещества. В процессе адсорбции растворенных веществ из воды наблюдаются два вида межмолекулярного взаимодействия:

1. взаимодействие молекул растворенного вещества с молекулами (атомами) поверхности адсорбента;

2. взаимодействие молекул растворенного вещества с молекулами воды в растворе – процесс гидратации.

Адсорбция газов аналогична адсорбции из растворов, за исключением того, что отсутствует конкурирующее действие воды. В процессе адсорбции происходит задержка адсорбата на поверхности адсорбента в течении определенного времени. После чего адсорбат снова может перейти в газовую фазу. Процесс адсорбции из водной (газообразной) фазы идет до установления равновесия. Количество газа или растворенного вещества, которое адсорбируется определенным количеством адсорбента, зависит от вида газа или раствора и от условий:

· температура среды;

· давление газа;

· концентрация растворенных веществ и т.д.