ПРОЦЕССЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Механизм процесса адсорбции

Адсорбционные явления развиваются на границе твердой или жид­кой фазы с другой жидкой фазой или газом. Наибольшее практическое значение имеет рассматриваемая далее адсорбция на поверхности твердых частиц.

При прохождении потока газа через адсорбент (рис. 4.9) сначала участвует в работе лишь слой высотой H0, в котором начальная концентра­ция извлекаемого вещества снижается до нуля (работающий слой или зона массопередачи).

Рис. 4.9. К механизму процесса адсорбции.

В расчетах адсорберов с неподвижным адсорбентом широко исполь­зуется модель адсорбционной волны, основанная на следующих предполо­жениях. Полагают, что в начале процесса нижний слой адсорбента толщи­ной h0 (рис. 4.10) быстро насыщается до состояния, близкого к равновес­ному.

Концентрация загрязнителя по мере прохождения отбросных газов через следующие слои адсорбента понижается по некоторому закону, вы­раженному графически кривой 1, и на определенной высоте h1 становится равной 0 (нулю). Далее через слой чистого адсорбента высотой (H - h1) фильтруется чистый газ. Через определенное время волна насыщения ад­сорбента доходит до высоты h2 а отбросные газы полностью освобожда­ются от загрязнителя на высоте Н, т. е. на выходе из слоя адсорбента (кри­вая 2). Процесс адсорбции прекращают, когда концентрация загрязнителя в отбросных газах на выходе из слоя достигает заранее заданной величины проскока П (кривая 3). При этом волна насыщения адсорбента достигает высоты h3 и его направляют на регенерацию.

При адсорбции может происходить «проскок» компонента, когда ад­сорбент перестает поглощать его. Под активностью адсорбента понимают его способность поглощать вещество. Адсорбенты характеризуются стати­ческой и динамической активностью.

Динамическая активность адсорбента - количество вещества, по­глощенное единицей веса (объема) адсорбента за время от начала адсорб­ции до начала проскока.

Статическая активность адсорбента - количество вещества, по­глощенное тем же количеством адсорбента за время от начала адсорбции до установления равновесия.

Динамическая активность всегда меньше статической, поэтому рас­ход адсорбента определяется по его динамической активности.

От активности адсорбента зависят размеры адсорбционной аппара­туры, эффективность очистки газов.

Процесс адсорбции в течение определенного времени протекает при постоянном значении степени поглощения адсорбируемого вещества. Это время называется временем защитного действия слоя адсорбента.

Решение задачи по определению стационарного фронта сорбции при равновесном режиме адсорбции (уравнение Шилова):

Т = к • H - т0 = к(H — h), (4.60)

Где к = — - коэффициент защитного действия слоя; w - скорость переме - w

Щения фронта сорбции; То = K • h - время потери защитного действия слоя; h = (H — H о ) - высота неиспользованной емкости слоя адсорбента.