Temat: ADSORPCJA W UKŁADZIE PORCJOWYM

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 10, 13, 16, 19, 22, 25 OWO/m³ (mierzone jako zawartość OWO)

• Stały parametr Xm/Co – 10 g/kg (xm- maksymalna ilość adsorbatu zaadsorbowana w monowarstwie adsorbentu)

• Stała równania Langmuira b – 2,0 m³/g

• Porowatość ziarna adsorbentu Ez – 0.2

• Gęstość adsorbentu Rw – 1650 kg/m³

• Średnica ziarna adsorbentu d – 0,002 m

• Labiryntowość ziarna sorbentu l – 2

• Parametr równania zastępczej masy cząsteczkowej Gz – 1,1

• Parametr równania zastępczej masy cząsteczkowej Dz – 2,6

• Temperatura roztworu Te – 295 K

• Ilość węgla aktywnego W – 1 ;1,4 ; 1,8 ; 2,2 ; 2,6 ; 3 kg

• Objętość oczyszczanego roztworu V –

• Czas procesu adsorpcji Tp – 1 min

• Stężenie związków niesorbowalnych CN – 10% Co g/m³

• adsorbent – węgiel pylisty

1. Modele

Modele oparte ma teorii monowarstwowej adsorpcji Langmuira:

• modele A-F budowane są w oparciu o równania jednowymiarowej nieustalonej dyfuzji opisującej pole stężeń w porach adsorbentu.

• modele G i H budowane są w oparciu uproszczone równania kinetyki adsorpcji izotermicznej.

1. Wyniki Obliczeń

• Wyniki dla zadanej Co, g/m³

1Model	Co or W g/m3,kg/m3		Stężenie równowagowe Ce, g/m3	Czas osiągnięcia równowagi te, min
Model A	1		nie przebiega
	1,4
	1,8
	2,2
	2,6
	3
Model B	1		nie przebiega
	1,4
	1,8
	2,2
	2,6
	3
Model C	1		nie przebiega
	1,4
	1,8
	2,2
	2,6
	3
Model D	1		10	2
	1,4		10	2
	1,8		10	2
	2,2		10	2
	2,6		10	2
	3		10	2
Model E	1		2,65	29
	1,4		4,75	29
	1,8		0,449	24
	2,2		0,725	21
	2,6		0,768	19
	3		0,283	18
Model F	1		6,534	11
	1,4		5,147	11
	1,8		3,761	11
	2,2		2,374	11
	2,6		0,988	10
	3		0,021	5
Model G	1		1,5	326
	1,4		1,5	233
	1,8		1,5	181
	2,2		1,5	148
	2,6		1,5	126
	3		1,5	109
Model H	1		1,5	3590
	1,4		1,5	2564
	1,8		1,5	1994
	2,2		1,5	1632
	2,6		1,5	1381
	3		1,5	1197

1. Wykresy

• Wyniki dla zadanej W 2,2 g/m³

Model	Co or W g/m3,kg/m3	Stężenie równowagowe Ce, g/m3	Czasosiągnięcia równowagi te, min
Model A	10	nie przebiega
	13
	16
	19
	22
	25
Model B	10	nie przebiega
	13
	16
	19
	22
	25
Model C	10	nie przebiega
	13
	16
	19
	22
	25
Model D	10	10	2
	13	13	2
	16	16	2
	19	19	2
	22	22	2
	25	25	2
Model E	10	0,725	21
	13	0,819	23
	16	3,795	22
	19	8,933	19
	22	13,236	17
	25	18,283	14
Model F	10	2,374	11
	13	4,018	9
	16	5,658	7
	19	7,276	6
	22	8,869	6
	25	10,441	5
Model G	10	1,5	148
	13	1,7	152
	16	1,9	155
	19	2,1	158
	22	2,3	160
	25	3	148
Model H	10	1,5	1632
	13	1,7	1676
	16	1,9	1709
	19	2,1	1734
	22	2,3	1755
	25	3	1630

1. Krzywe Kalibracyjne

2. Wnioski

Proces adsorpcji trwa do momentu aż się ustali równowaga. Przy modelowaniu procesów adsorpcyjnych ważne jest osiągnięcie jak najmniejszego stężenia równowagowego oraz jak najniższego czasu osiągnięcia stanu równowagi. Węgiel aktywny ma ograniczoną pojemność i wraz ze wzrostem ilości zanieczyszczeń, przy stałej ilości adsorbentu oczyszczanie pogarsza się. W przeprowadzonym ćwiczeniu zmianie ulega początkowe stężenie adsorbatu, a dawka węgla pozostaje taka sama. Wartość stężenia równowagowego wzrasta wraz ze zwiększaniem początkowego stężenia adsorbatu.

Wraz ze wzrostem początkowego stężenia adsorbatu- czas osiągnięcia równowagi początkowo zwiększa się, następnie po osiągnięciu czasu równego 17min- zmniejsza się.

W naszym przypadku najlepiej proces adsorpcji opisuje model E. Otrzymane na jego podstawie krzywe kinetyczne, tj. zmiany stężeń w roztworze na zewnątrz cząstek węgla w czasie, są funkcjami malejącymi. Model D został odrzucony, natomiast modele A,B i C dla zadanych parametrów nie zachodzą. Modele G oraz H nie zostały wybrane ze względu na otrzymane bardzo wysokie czasy osiągnięcia stanu równowagi.