Modelowanie Procesów oczyszczania wód

Temat: ADSORPCJA W UKŁADZIE PRZEPŁYWOWYM

1. Cel ćwiczenia

Celem naszego ćwiczenia był wybór modeli najlepiej opisujących statykę procesu adsorpcji oraz wyznaczenie krzywych kinetycznych dla wybranych przez nas model

1. Dane Początkowe

Początkowe stężenie adsorbatu Co g/m^3	12,14,16,18,20,22	11,13,15,17,19,21
Stały parametr Xm/Co g/kg	0,66	0,66
Wymagane stężenie w odpływie g/cm^3	5	5
Stała równania Langmuira b m^3/g	0,192	0,192
Średnica ziarna adsorbentu d m	0,002	0,002
Porowatość ziarna adsorbentu Ez	0,18	0,18
Porowatość warstwy węgla E	0,51	0,51
Gęstość adsorbentu Rw kg/m^3	1700	1800
Parametr równania zastępczej masy cząsteczkowej Gz	1,1	1,1
Parametr równania zastępczej masy cząsteczkowej Dz	2,65	2,65
Temperatura roztworu Te	290	294
Liniowa prędkość przepływu Vp m/h	5,10,15	5,10,15
Tolerancja oznaczaenia Eps	0,1	0,1
Udział związków biodegradowalnych K	-	0,2;0,4;0,6;0,8
Wysokość kolumny H m	3,3;5,4	3,3;5,4

1. Wyznaczenie czasu pracy kolumny dla różnych wartości początkowego stężenia adsorbatu Ci, różnych prędkości przepływu Vi oraz zmiennej wysokości kolumny Hi

ci	V1=5	V2=10	V3=15
	H1=3	H2=3.5	H3=4
11	618,9	722,1	825,2
13	543,2	633,7	724,2
15	500,5	584	667,4
17	471,4	550	628,5
19	454,9	530,7	606,5
21	438,5	511,6	584,7

1. Wpływ początkowego stężenia adsorbatu Ci, udziału zanieczyszczeń podlegających biodegradacji K i prędkości przepływu Vi na czas pracy kolumny Tpr

1. Wyznaczenie pojemności sorpcyjnej kolumny

• Używanym przez nas adsorbentem jest węgiel aktywny

Ce	v1=5	v2=10	v3=15
0,9	94,7	47,3	31,6
2,9	268,3	134,2	89,4
4,9	409,9	205	136,6
6,9	534,6	267,3	178,2
8,9	688,3	344,2	229,4
10,9	857,6	428,8	285,9
12,9	1110,6	555,3	370,2
14,9	1497,1	748,5	499
16,9	2096,1	1048,1	689,7
18,9	3586,7	1793,3	1195,6
20,9	10995	5497,5	3665

1. Wyznaczenie pojemności sorpcyjnej

• Wyznaczenie całkowitej objętości sorpcyjnej X_c oraz użytecznej pojemności sorpcyjnej X_u

V, m/h	Xc , g/m^3 * h	Xu, g/m^3 * h
5	19259,57	6722,36
10	9629,885	3362
15	6392,89	2240,24

• Wyznaczanie pola powierzchni kolumny oraz masy węgla

A = πr² = π1, 5² = 7, 07 m²

M_w = H • R_w • A [kg]=3, 5 • 1700 • 7, 07 = 42036, 75 kg

• Wyznaczenie natężenia przypływu wody, masy zatrzymanego OWO oraz zdolności sorpcyjnej węgla

Q=v_i•A

M_c=x_c•Q M_u=x_u•Q

$\mathbf{Z}_{\mathbf{c}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{M}_{\mathbf{c}}}{\mathbf{M}_{\mathbf{w}}}$ $\mathbf{Z}_{\mathbf{u}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{M}_{\mathbf{u}}}{\mathbf{M}_{\mathbf{w}}}$

V, m/h	Q,  m^3/h	Mc,  g	Mu,  g	Zc,  mg/g	Zu,  mg/g
5	35,325	680344,31	237467,37	33,728	5,649
10	70,65	680351,37	237525,3	33,727	5,650
15	105,975	677486,52	237409,43	33,728	5,647

1. Wnioski

Analizując wyniki przeprowadzonego ćwiczenia można stwierdzić, że czas pracy kolumny zależy od stężenia adsorbatu oraz od prędkości przepływu. Czas pracy kolumny jest tym krótszy im wyższa zawartość adsorbatu oraz większa prędkość przepływu wody.

Na podstawie wyników można również zauważyć, że pojemność sorpcyjna nie jest zależna od prędkości- ponieważ stosunek całkowitej i użytecznej masy OWO do masy węgla przy każdej prędkości jest jednakowy.

W modelu pojemności sorpcyjnej kolumny kształt krzywej jest taki sam dla różnych liniowych prędkości przepływu. Model ten nie zależy od prędkości, a całkowita i użyteczna zdolność sorpcyjna jest we wszystkich przypadkach taka sama- co świadczy o dokładnym przebiegu modelowania. Punkt przebicia określono na poziomie C₀ = 21,85 g/m³. Badano czasy pracy na różne wymagane stężenia w odpływie. Czasy pracy rosną wraz z wymaganymi stężeniami w odpływie.