Статья: Синтез и физико-химические свойства магний - алюминиевого сорбента со структурой гидроталькита
лимитируется стадией диффузии ионов в поровом пространстве гранулы.
2. Гранулы СОГ магния и алюминия представляют собой агломераты из кристаллитов. Пространства между ними составляют макропоры,
заполненные раствором, по которым обеспечивается транспорт ионов
внутрь гранулы из внешнего раствора. Снижение коэффициента диффузии
внутри пор, составляющих каналы, объясняется меньшей проницаемостью
гранул, извилистостью каналов, по которым диффундируют ионы, их
взаимодействием со стенками пор, где возможно образование двойного
электрического слоя, повышенной вязкостью раствора в порах.
3. Коэффициент взаимодиффузии ионов в поровом пространстве
гранулы определяется согласно модели Туницкого-Гельфериха, при этом
подвижности ионов в поровом пространстве пропорциональны их
подвижностям во внешнем растворе.
4. Изотерма обмена может быть представлена в ленгмюровском виде.
5. Гранулят предполагается монодисперсным, форма гранул - сферическая.
Кинетическая кривая сорбции хлорид - ионов на СОГ магния и алюминия представлена на рис. 3
Е,ммоль/г
t. сек
???. 3 ???????????? ?????? ??????? ?????? - ????? ?? ??? ?????? ? ????????На кинетической кривой обнаружены два кинетических участка: первый участок отвечает диффузии ионов в макропорах сорбента, на втором участке наблюдается более медленный обмен хлорид-ионов, что, на наш взгляд, вызвано анионным обменом в межслоевых пространствах. Полученные кинетические данные свидетельствуют о высокой скорости химических реакций, приводящих к извлечению анионов из раствора, а также о том, что данные материалы могут быть использованы в процессах очистки сточных вод.
В четвертой главе представлен алгоритм и программа расчета динамики сорбции. Для исследований применен метод, основанный на фильтровании через короткие слои сорбента.
Исследование проводили следующим образом: колонку диаметром 20мм и длиной 400мм загружали исследуемым сорбентом с заданной толщиной слоя и установленным ранее диаметром зерен 2,5-3мм. Фильтрование модельных стоков проводили с заданными концентрациями ионов. Скорость фильтрования поддерживали медицинским дозатором. Пробы фильтрата для анализа отбирали через каждые 20 минут. Концентрацию определяли фотоколориметрическим методом анализа, рН контролировали рН-метром.
На первом этапе исследования толщина слоя сорбента (l) составляла l=400мм. Скорость фильтрования устанавливали υ1=2м/ч, υ 2=3м/ч, υ4=4м/ч. Эффективность очистки стоков во времени оценивалась уровнем проскоковой относительной концентрации (U) ионов в фильтрате, которая определяется соотношением:
U=Сф/С0 ,
где Сф-концентрация ионов в фильтрате;
С0- концентрация ионов в воде, поступающей на фильтрацию.
Процесс фильтрования прекращали, когда уровень проскоковой относительной концентрации стабилизировался. Следующая серия опытов проводилась аналогично, но постоянными оставались концентрация ионов и скорость υ3 =3 м/ч.
В качестве теоретической основы экспериментального определения параметров сорбции использовали математическую модель Петрова, позволяющую описать экспериментально полученные закономерности. При разработке модели использовали методы, позволяющие решить систему дифференциальных уравнений, предложенные Е.В.Венециановым и Е.Г.Петровым.
При проведении опыта известными и постоянными величинами являются: толщина слоя сорбента l, средний диаметр зерен d, скорость фильтрования (υ). Кроме этого постоянными, но неизвестными величинами являются коэффициенты, характеризующие процесс сорбции.
Этими параметрами являются коэффициент внешней диффузии β и кинетические параметры: коэффициент внутренней диффузии D и критерий, учитывающий относительный вклад внешней и внутренней диффузии Н (критерий Био). Массообменным (емкостным) коэффициентом, характеризующим распределение адсорбированного вещества, является коэффициент Генри Г.