Cezary Pochroń

numer indeksu 101 175

SOWiG rok IV

Sprawozdanie 2 - Adsorpcja w układzie porcjowym

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z procesem adsorpcji. W trakcie ćwiczenia symulowano proces zachodzący według ośmiu modeli w dwóch przypadkach.. Przy założonym stałym początkowym stężeniu adsorbatu lub przy stałej ilości węgla aktywnego. Wynikami obliczeń komputerowych były: stężenie równowagowe adsorbatu - C_e, oraz czas osiągnięcia równowagi dynamicznej - t_e. Spośród rozpatrzonych modeli wybraliśmy cztery, które zwracały realne wyniki.

2. Przebieg ćwiczenia

Adsorpcję modelowaliśmy według teorii monowarstwowej Langmuira. Adsorbentem był węgiel pylisty. Modelowany proces charakteryzował się następującymi parametrami wejściowymi:

Początkowe stężenie adsorbatu C₀ = 15, 18, 21, 24, 27, 30g/m³

Stały parametr X_m/C₀ = 10

Stała równania Langmuira b = 0,2m³/g

Porowatość ziarna sorbentu E_z = 0,2

Gęstość sorbentu R_w = 1700kg/m³

średnica ziarna sorbentu d = 0,002m

Labiryntowość ziarna sorbentu l = 2

Parametr równania zastępczej masy cząsteczek G_z = 1,0

Parametr równania zastępczej masy cząsteczek D_z = 2,5

Temperatura roztworu T_e = 295K

Ilość węgla aktywnego W 1,2; 1,6; 2,0; 2,4; 2,8; 3,2kg

Objętość roztworu V = 1m³

Czas procesu adsorpcji T_p = 1minuta

Stężenie związków niesorbowalnych CN 10% C₀

Wykonanie ćwiczenia polegało na wybraniu odpowiedniego modelu, wprowadzeniu wszystkich parametrów i odczytaniu wyników. Następnie spośród rozważonych modeli wybraliśmy tylko dwa, dla których ponowiliśmy symulację i odczytaliśmy szersze spektrum wyników, niezbędne do sporządzenia krzywych kinetycznych.

3. Wyniki.

Dla C₀ = cnonst. = 15

Model	W1 = 1,2		W2 = 1,6		W3 = 2,0		W4 = 2,4		W5 = 2,8		W6 = 3,2
		Ce	te	Ce	te	Ce	te	Ce	te	Ce	te	Ce	te
A	1,816	78	5,503	60	3,461	78	2,831	66	4,405	42	10,540	36
B	Proces nie przebiega w tym modelu
C	6,793	42	4,057	42	1,321	42	0,363	36	9,905	30	9,177	30
D	15,000	2	15,000	2	15,000	2	15,000	2	15,000	2	15,000	2
E	0,200	36	0,639	30	0,058	27	0,394	24	0,341	22	0,779	20
F	6,911	10	4,215	10	1,519	10	0,666	9	0,385	8	0,630	7
G	2,000	504	2,000	378	2,000	302	2,000	252	2,000	216	2,000	189
H	2,000	5542	2,000	4156	2,000	3325	2,000	2771	2,000	2375	2,000	2078

Dla W = const. = 3,2

Model	C1 = 15		C2 = 18		C3 = 21		C4 = 24		C5 = 27		C6 = 30
		Ce	te	Ce	te	Ce	te	Ce	te	Ce	te	Ce	te
A	10,540	36	13,109	35	16,353	35	17,498	40	18,328	45	23,132	40
B	Proces nie przebiega w tym modelu
C	9,177	30	9,587	35	12,663	35	12,661	40	16,270	36	16,442	40
D	15,000	2	18,000	2	21,000	2	24,000	2	27,000	2	30,000	2
E	0,779	20	1,453	20	0,762	21	1,779	21	0,985	22	0,026	23
F	0,630	7	0,101	7	2,950	6	3,105	6	3,344	6	8,135	5
G	2,000	189	2,200	176	2,400	167	2,600	160	2,800	154	3,500	141
H	2,000	2078	2,200	1939	2,400	1837	2,600	1758	2,800	1696	3,500	1551

Parametry krzywej kinetycznej dla C₀ = 15 i W = 1,6 dla modelu C.

C	t
13,915	6
13,827	12
13,454	18
12,836	24
12,089	30
5,242	36
4,057	42

Parametry krzywej kinetycznej dla C₀ = 18 i W = 2,8 dla modelu F.

C	t
13,376	1
12,319	2
10,861	3
9,075	4
7,024	5
4,763	6
2,338	7

4. Opracowanie wyników.

Z pośród otrzymanych wyników wybrałem jako realne, te uzyskane z modeli C i F zarówno w przypadku obliczeń przy stałym W jak i przy stałym C₀. Dla tych modeli sporządziłem wykresy t_e = f(C₀) i C_e = f(C₀) oraz t_e = f(W) i C_e = f(W). Następnie dla wybranych dwóch modeli wykonałem krzywe kinetyczne C = f(t)

5.Wnioski.

Przy zadanych parametrach wejściowych proces adsorpcji przebiegał zgodnie z modelami C i F. W przypadku obu modeli, zwiększanie ilości węgla aktywnego powoduje skrócenie czasu uzyskania stanu równowagi dynamicznej jak i spadek stężenia zanieczyszczenia. Dla modelu C stężenie substancji pochłanianej spada tylko w zakresie do W = 2,4.

W przypadku symulacji, w której zmienną było stężenie początkowe adsorbatu, w obu modelach, wraz z jego wzrostem, wzrastała również wartość C_e. Modele te różnią się jednak między sobą tym, że w modelu C wartość t_e jest proporcjonalna a w modelu F odwrotnie proporcjonalna do C₀.

Krzywe kinetyczne obu modeli (C i F) obrazują spadek stężenia zanieczyszczenia w wodzie wraz z upływem czasu.

---