Влияние параметров пористой структуры активных углей на диманическую адсорбционную емкость по микропримесям паров органических веществ в потоке влажного воздуха тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

сднкт - штзгргский тшачоппшскиа

ВШШИЕ 1ИРЛШЛТСВ ' ПОРИСТОЙ СТРУКТУРЫ ШМШНХ УШЯ НА ДИНАМИЧЕСКУЮ ЛДСОРЩИОШШЗ Ежость по МЩШИМЕСЯМ ПАРОВ ОИЛИГСасШ BEUiEGTB

в потоке вшного воздал

02.00.11. - коллоидная Tssmz

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ на сояснаняэ ¡пеной отс-декц кандидата хяипческях наук

ИНСТИТУТ

На нравах рукописи

Специальность: 02.00.04. - фзазпоскэл хпмиЛ;

Сшпс? - Петербург 1992

Работа пап отлета в Лвшшхрэдсксм технологкчс окон института

ак. Лзнсоьэта

Научшге руководителя:

док-гор технических паук, профессор | Плачснов~Т» г.|

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Мусакин Глеб Александрова1!

ОЪкщ'.адышо оппонента:

доктор химачэскпх наук, профессор Грэбвшшков Сергей Фёдорович

Ведуцая оргоказацая:

ааэдта состоится

кандидат технических наук Зласов Валерий АлексавдрокЕч

Институт ймэяческой хшлни АН СССР, ,'.!осква

Авраля 1992 г. в ча заседании Специализированного Совета К.053.25.09. в Санкт-Петербургском технологическом институте /198013, Санкт-Петербург, Московски проспект, д. 26, . и.. /.

Отзывы к замечания в одном экземпляре, завзренниб гербовой печатью, просим направлять по вышеуказанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в блблнотека института. ,

Автореферат разослан \2.{.,< г

Учёный секретарь Специализированного Совета

К.063.25.09. кандидат химических наук, „ доцент

7£ Сысоева В. В.

Актуальность теш. Среди «Факторов, влияющих на процесс поглощения примесей слоем активного угля, осо'боа значение имеет содержание паров вода в воздушном потоке. Пра . относительной влажности воздуха более 50;? залолноиао водой объёма адсорбционного пространства угля создаёт припя-тствие для поглощения органических примесей. В наибольшей степени влияние паров воды на динамическую адсорбционную ёмкость активных углей проявляется в процессе поглощения плохо сорбируемые органических примесей при концентрациях а воздушном потоке, близких к предельно-допустимым по санитарным нормам. Мезду тем, плохо сорбируемые пртюси вредных паров часто определяют'требуемые'габариты я эффективность фильтров'глубокой очистки воздуха жилых, производственных помещений, респираторов.

Работа выполнена в соответствия с планом Научного Совета по адсорбции АН СССР на 1986-1990 годы. Код-2.15.2,3.

Дель и задачи исследования. Цель выполненной работы заключалась в выявления влияния предельного объёма адсорбционного пространства и значения стандартной характеристической энергии адсорбция на процесс совместного поглощения паров вода и смеса примесей паров летучих органических веществ в коротко?л слое активных углей.

Для решения поставленной задачи разработана методика исследования динамической активности углей по смеси мик-роприглесей в потоке влажного воздуха. Изучена статика, кинетика и динамика адсорбции паров воды на активных углях с различными параметрами пористой структуры. Проанализирована возможность использования математического аппарата теории объёмного заполнения макропор М. М. Дубинина / ТОЗМ / для описания равновесия по компонентам смеси паров. Обсуадено уравнение динамики адсорбции. Экспериментально определены оптимальные параметры микропористой структуры активных углей, предназначенных для глубокой очисткя влажного воздуха от шкропримесей паров плохо сорбируемых органических веществ / метанол, этанол, ацетон /

Научная новизна. Работа является первой существенной попыткой анализа в ра'лках ТОЗМ и представлений МаЭерса и Прауснита об идеальном адсорбционном растворе адсорбцион-

Него равновесия из многокомпонентно* смеси паров при условий , когда содержание вода в газовой фазе и в объёме мйй-ропор существенно больше содержания органически: комйонеп-тбв, похазавае!', что изученный адсорбционные рйстворц 'От-Аечны 'от идеальных б ¡коэффициенты активности оргайя^еских компонентов адсорбционного раствора зависят от размеров кикропор. Б результате впервые проваленного сис*ема*ичес-кого исследования диншлкки адсорбции смеси паров плохо сорбируемых органических веществ при концентрациях, близких к пределъно-допустЕмш по санитарка! нормам в потоке влажного воэйуха на активных углях с различной пористой струте-турой, установлено, что оптю.:алыша равновеенне и юзнети-ческяе характеристика адсорбция достигаются при э1Фектив-иих'разиерах микропор к от 0.62 до 0.56 нм /Е0= 20-22 кДк/ моль / при условий шкегаально развитого у таких углей обтйгда адсорбционного пространства в единице объёма слоя.

Практическая ценность. Получеяныо в работе сакопомэр- ' ностя адсорбция смеси паров короткие слоем активных углей развивают представления об существе, протекающих в угольных Фильтрах процессов, а разработанные подходы к оценке равновесия и кинетика адсорбция смеси плохо сорбируемая паров; могут быть использованы яра прогнозировании гФфок-тивности локальных средств глубокой 'очистки влашого воздуха различного назначения. В работе установлена пранхщпз-альгтая применимость распределения Бзйбулла для оеесшЬш внходкых кривш: в интервале 0.01-0.99 С/0о. Результата работы использованы ерп разработке локалышх фильтров очистки воздуха в ШИТ.

Апробация работы. Результаты эяспаришятальнш: исследований, приведённые в диссертации, долладавались в'обсув-даляеь на 5 научяо-техкяческнх конфереяйЕДх в совещания: на аяегодной: сессия по адсорбции АН СССР /г. Суздаль, 1981/ на III Всесоюзном совещании по углеродным'адсорбентам / г. Перга, 1981 /, на I конференции по теоретическим вопросам адсорбции / Москва, 1Э85 /, пколе-ссминаре / г. Таруса, 1988 и Г. Протвино, 1989 /.

Публикация. По 1емо диссертация опубликовано 10 работ, получено 2 авторских свидетельства на устройства, в кото-

рых предусмотрена глубокая очистка воздуха от вредных паров растворителей.

Структура а объём работы. Диссертация содор;шт введение, три главы, итога работы и выводы, список литоратури, содержащий 164 наименования работ советских я зарубежных авторов. Общий объём диссертации содержит 165 стра-нйц машинописного текста,'включая 18 таблиц, 19'рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАЕОТЫ '.

Во введении обоснована актуальность выбора теш.сфо-р.уулароваш цела н задачи исследования, отмочены научная новизна и практическая ценность результатов.

В первой главе, представляющей обзор литературы, дан анализ современного представления об активных углях л по-' казан современный уровень развития теории объёмного заполнения микропор.. Рассмотрено состояние 'вопроса о влиянии 'параметров пористой структуры активных углей на статику, кшштику п динамику адсорбции паров вода, а также статику и данашку адсорбции смеси даров растворителей и вода.

Во второй главе приведены, характеристика выбранных для исследования актигйнх утлой с объёмом адсорбционного пространства от 0.07 до 0.26 смэ/смэ а величиной стандартной характеристической энергии адсорбция от . 17 до. , 26.8. кДэ/моль; . дало описание экспериментальной дзйамичоо-пой установка, позволяющей создавать в предварительно очищенном воздушном потоке концентрации макропримесей паров летучих органических растворителей / матанол, этанол,ацетон /в пределах 3-42 иг/м3 я анализировать их содерза-ние в воздушном потоке с предельной чувствительностью'' йХ мг/ы3; излоаенн, реализованные в работа методика измере-:. шш выходных кривых по парам воды и методика хроматографз-ческого анализа смеси микропрямесей; указаны погрепшости результатов количественного измерения физических величия.

В третьей главе обсуздшш результаты исследования влия)шя параметров пористой ■ структуры активных углей на динамическую активность а равновесную адсорбционную ёмкость и, в целом, на процесс адсорбции сшси паров вода я примесей паров органических'веществ. Показано, что дана-

шческая активность углеродных адсорбентов по шнроприме-сям паров органических растворителей б потока'влажного воздуха / Ч'> 50% / определяется объёмом адсорбционного пространства и её золистость от стандартной характерястяЧес-йой рйергяв адеорбцяй ямев? вкрахенгшй тксиьдгн в облаегк 20 - 22 кДг/мояь / ряс. I /,

Рас.. I. Зависимость динамической активноетк углей с Ко * 0.20 - 0,22 сы7ш° №-2 /1/, АУ-3/2/, АУ-4/3/, СКТ-2 /4/, АУ-б /5/.АУ-8/6/, АУ-Ю /7/, АУ-И /6/ - А и ах равновесной адсорбционной ёмкости - Б по ацетону от Е0 во влажном потоке воз-духа;С0=г 42 мт/ч3; V = 74$;

Мй; - 1.6 л/шш>СЬГ

Дчя аналяза влияния порястоС структуры на дзнаашчес-¡:ую активность рассмотрено заполнение объёка шиеропор смесью паров воды и микропрккзеей при равновесии а кинетика совместной адсорбции паров вода и мшсропримесой в слое.

Для активных углей с преимущественно монодаспорсгноа мI¡нропорис той структурой адсорбция паров воды в широкой области относительных давлений 0,01-0.99 Р/Р£пряблясён-но с коэффициентом корреляция Г « 0.98 описывается двучло-ннш.1 уравнением ТОЗМ/ табл. I /. Судаа членов а^ я а^ характеризует предельное содержание воды в объёш адсорбционного пространства. Параметр а^ близок по величине числу первичных адсорбционных центров ад, вычисленных по уравнению ДС-1. Величина параметра вд^ указывает на то,что основная доля адсорбярованнсй вода взаимодействует не с активными центрами, а между собой и с поверхностью в целом. Мэяду характеристическим параметром адсорбции воды Е^ и стандартной характеристической энергией Ео наблюдается корреляция. Структурные изменения адсорбционной фазы с за-лолнегеием могут быть отражены с помощью коэффициента аЬфи-

нности >и^ , представлявшего эмпирическую константу, определяемую из опита. Среднее значение .соэЭДнциента подобия Для вода, равное 0.059,определяется.отношением дисперсионной составлявшей адсорбции Е^ к стандартной характеристической энергии адсорбщш Е0%

Таблица I

Предельные величины и характеристическая энергия ■ _адсорбции паров воды на активных углях

АУ Предельные величины адсорбция воды, ымоль/г ^2 а0 Характеристическая энергия адсорбции, кДж/мрль ЕТ Вп & 3 20

ПАУ А7-3 АУ-6 ДУ-11 1.3 20.9 1.2 1.5 274 1.7 1.3 23.2 1,0 0.9 36.9' 0.6 7.5 1.74 26.8 9.3 1.38 23.8 7.3 1.29 21.0 7.3 0.94 17.0 0.065 0,058 0,061 0,055

К решению падача описания адсорбционного равновесия сшей паров воды и органических веществ приводит возможность использования математического аппарата ТОЗМ для'описания равновесной адсорбции паров воды,'исследования адсорбции бинарных смесей органических паров с позиций ТОЗМ.про-'ведёшше ещё Б.П. Берингом, В.В. Серпянскиы и С.И. Суриковой, а также представления А. Майерса, Дя.гЛ. Праусница а В.В. Серпинского об пойархностном адсорбционном растворе. Для случая адсорбции смеси паров уравнение Дубинина-Радуш-кввича, в котором характеристическая функция представлена распределением Бейбулла, имеет удобный вид для определения вслячин адсорбции андивидуальннх компонентов смеси:

<4 -~й[г{ Й£./Еаь)° 3 , /17

-где сц^ - предельная величина адсорбции, определяемая'-мольной долей компонента смеси <щ при наоыщенаи:

'Л^ &СК / 2 /

где \,Уо- предельный объём адсорбционного пространства, а "Щ?- парциальный мольный объём адсорбата, принятый равным мольному объёму жидкости при температуре Т.

В качестве стандартного состояния для адсорбционна-го раствора принято состояние пара над объёмным раствором,

н«еадим актл.«г1оеть, равную активности пара над адсорбдаог/-ншл раствором. При'■насьвцекии парциальное давление 1-кошо-нента скоси определяется соотношением:

Реи - «Ч'Ль'Р« , / 3 /

где коэффициент активности ко&шонаита в адсорбционном растворе . Пра допущении, что в исследуемой области заполнений вдоль линий постоянных' мольных долей" коэффициент активности но иэшндется, шрахение для мольной работы адсорбции при произвольном заполнении объёма имеет вид:

Аи > Л-Г-Ы Ри/Ы/ 4 /

где парциальное давление компонэата смеси Рц0) я равновесное давление аад ч.г"стга адсорбатои Р^сиязаны зависимостью: г: „ ^ м

♦1(0}* в-ьЧС'Рцв) • /5/

Подстановка в уравнение I еоотаозенкй Ъ, 3, 4 приводят к обмену виду уратшензя для , связыващец? между собой коэффициент активности, 'величину адсорбции и ларайатрн микропористой структуры: --—

V{У^л^Ф^сМп^^ъ/ыг^яс)],/ 6 /

Сопоставление параметров пористой структуры активных углей с коэффициентами активности компонентов смеси и составом адсорбционного раствора показяваст, что в объёме.адсорбционного пространства, заполненного в основном карала воды, коэффициенты активности вода больше единицы, что от-раздот влияние на- струюуру воды даке незначительных 'количеств прямесеЯ, присутствующих в адсорбционном растворе /табл. 2./. Коэ|фициаятн активности прямзее'й завися^ от размеров микропор, убывают с возрастанием сорбируеггос-ти компонентой смеси'а на 'порядки величин отличаятся от коэффициентов активности в разбавленных водных растворах, что, по-видимому, связано с геометрически упорядоченной микрогетерогенной структурой адсорбционного раствора в ми-крои орах. Характерно, чте для активных углей с Е0= 20-22 кДя/моль коэффициенты активности Еримесей наименьшие, напротив, мольные доли наибольшие. Похоже, что условия взаимной ориентации молекул'воды и примесей в объёме адсорбционного пространства данных углей оптимальные.

Таблица 2

Коэффициенты 'активности »Д компонентов смеси: вода I, метанол 2, этакэл 3, ацетон 4 пр!л - 80$ п концентрациях примесей: С^ ~ 12, С^ = 13, С9 Ю мг/'м3

—*—___ ПАУ-1 АУ-1 СКТ2а АУ-5 АУ-5 Ь'КТба

% ,сьсУг 0.41 0.35 . 0.45 0.40 0.47 0.65

К , кДд/моль 26.8 26.7 24.3 22.0 20.0 18.7

0£» 0.80 0.70 0.71 0.74 0.71 0.73

■»л I "0.99 0.98 0.99 0.98 0.98 0.99

2 0.9 0.7 1.1 1.4 1.3 0.8

3 5.6 7.2 5.9 7.2 8.0 4.4

4 5.8 8.2 ■6.2 9.7 10.3 4.9

1 ,1.20 1.20 1.14 2.09 1.12 1.05

V/. 2 1.34 1.74 0.78 0.42 0.52 0.53

' 3 1.17 0.33 0.70 0.33 0.38 0,36

4 . 0.50 0.36 ■ 0.26 0.08 о.п 0,10

• В работо показано, что для практических расчётов равновесных величин адсорбцаз недостаточно данных о пористой структура адсорбентов ;! фигкхо-хямических свойствах компонентов ймесп. Необходимо дополнительно знать зависимость 'коэффициентов актэвпостя от состава ддеорбдзониого раствора при заданном исходном с од орудия и ко.1дпонентов смеси.

Анализ- влияния параметров пористой структуры активных углей'на процесс адсорбция паров воды и примесей паров органических веществ в слое активных углей проведён сопоставлением кинетических кривых адсорбции, привнес распределения адсорбционных фронтов в элементах слоя по вргтани,скоростей движения' адсорбционных я новдентр&щошшх фронтов, г-акрокипетяческах коэф$эцяйнтов- адсорбции.

В коротком слое активных углей процесс адсорбции;паров воды и примесей паров органических веществ'существенно нестационарен. На кинетику совместной адсорбция паров воды и наименее сорбируемого метанола влияет тепловыделение а, соответственно, изменение относительной влажности воздушного потока в слое.

С учётом изменения температуры в слое активного угля прогрессирующее размытие начальных участков выходных 'кри-

вах паров воды описывается равновесным законом Вякке. Об атом свидетельствует близость величин адсорбции, рассчитан-янх по уравнению / ? / с равновесными величинами адсорбция

где йс~ равновесная вэлячина адсорбции, ыг/см3; Хс- время работы слоя до концентрации С , выраженной в массе пара в единице объёма газа-носитеЛл; С„ -мгновенная проско-ксоая концентрация пара в потоке газа-носителя; *Г к £ -удельная скорость потока к длина слоя адсорбента.

мг/см3

200

Рис. 2. Изотермы адсорбция паров вода на активных углях: СКТ-ба /А / я HAJ-I /6/. Сплошные линии - бкепершазвта-льные Езотермн; пунктир - pad-чёт по уравнена» / 7 /

100

На основе нсследоваяия кн-нетыш поглощения паров вода короткий слоем'угля показано, что при "С >75% йо только процесс поглощения паров вода в кавдом элементарном слое активного угля в области вогнута: участков изотерм, во а процесс поглощенкя в слое, в целом, с учётом тешюЕОДелекйя при адсорбция близок е равясвеско-щ. Об 8тои свидетельствует постоянство удельного KEHSizi-ческого параметра адсорбции а/ табл. 4 /,

Таблзвца 4

Кинетика адсорбции паров вода коротким сдоем активных

АУ Wo, ЛМ3//^»!3 кДяУмоль г/сма

L« 20 мм; 4=0.6-0.9 ым; чГ= 1.6 л/мин• сиf = 293 К

АУ-1 ПАУ-1 СКТ-ба 0.17 0.24 0.26 26.7 26.8 18.7 80 0.42 0.45 0,43

• С учётом плотности воды параметр характеризу-

ет долго заполнения объёма при половинном насыщении слоя:

а-- к-Мо, / 8 /

где Л - эмпирический уделышй кинетический коэффициент, близкий к 0.5,

При анализе влияния параметров пористой структуры на динамику адсорбции смеси паров водн я органических веществ логично представить следующие условия поглощения примесей: I - поглощение примесей протекает на адсорбенте, ещё ненасыщенном парами вода, 2 - поглощение паров примесей и водн слоем характеризуется близкими скоростями процесса; 3 -примеси поглощается елеем, равновесно-увлапненшм пара*® воды.

Анализ кривых распределения паров вода п примесей по слою активных утлой, построенным по изспикяам адсорбции, показал, что адсорбция наименее сорбируемого метанола протекает в участках слоя ненасыщенных параш водк. Адсорбция этанола и ацетона в основном протекает в участках слоя заполненных парами водн. Причём заметного вытеснения этанола ацетоном из короткого слоя не' наблюдается, поэтому их адсорбцию модно считать относительно независимой.

• Проанализирована возможность предварительной оценки степени влияния паров воды на адсорбцию щшйзсой путём сравнения коэффициентов адсорбции кшаоиеатоя, вычисленных для вода яэ язотерм адсорбции, а для органпчэезмх паров по ТОЗМ, используя экспериментальные коэффициента активности.

В работе показан линейный характер язепдкн адсорбции компонентов стлэсп паров в исследуемом диапазоне длин слоев /1.= I - 3 см /, что позволяет сопоставить мэлду собой скорости поремзцояля концентрационных н абсорбционных фронтов пеглпонентов емзеи по длине слоя октиешех -утлой и сравнить ях со значениями скорости перомэцоиял "центра тяжести" сорбциогшой волны, определяемой балансным соотношением

= , /9/

где V - средняя линейная скорость воздушного потока.

Сравнивая скорости между собой, мы получаем достаточную информацию о влиянии компонентов емзеи при адсорбции и о степени влияния влажности воздуха на адсорбцию смеси

органических паров / табл. 5 /.

Таблица 5

Скорости■перемещения паров воды, кзтанода, этанола и ацэто-на ио длине слоя активного угля СКТ-ба /¥=¿30$/

-------------—-—---- V ВОЛНЫ" Ю3, см/шн

вода" ыатанол этанол | ацетон

"о вр 121 78 3 5

Ус*Х03, сь'/мяя на участке слоя I - 3 см

; : I 2 12 Г ' 2 .......Г , - ?_

0.01. проскок ' ИрОСЕОК 2? 66 19 12

0.1 6000 100 1500 150 17 20 10 . 8

0.8. 3000 30 .200 60 11 II 7 6

0.5 1500■ ,25. 100 50 10 9 & 5

0.7 . £00 20 70 20 9 8 5 5 |

0.9 . 20 17 20 10 6 5 4 4 '

I'- ; кощзлтрахщскшй , 2 - адсорбционный фронт

Ввиду больного числа нарайзтров, дяаякхцзх на динамический цроцосс и .трудности шразпть их определ&тыш еэ-дачвцаьа, дм колдчзргнвяного.Еырагдэния зкспершлантаяьяыз прщолрЩ} .адщоатраода даров рассгЬтропи как случайный воднчщщ й ''пбадзйяо, что для одзсшшя нестационарной ад-сорбцйа-йрздссй'в корр««го2д слоз углей из осуишшаго воз-' духа, а ггра равновесном касндощщ слоя параш воды вридэ.яийо "урадаошй Езйбуляа. Отншешо праскоковой 'кон-^ ¿<? нграйан •'/ -.тоаяа глолзкул ад слоем / в исходной' концентрата / к .рйцз^у иадаэкул / шао считать «шгаггршгьноЗ ^/тадазй.дкюфедадэшрг эо^оятдоокй проскока.• Соответственно, урашзше 'выходной' кривой гшзет вцд:

\ '; 11 - с ¡Ьо) * Сар [- (г'/г:л;Л Г ] / го / д в'логарифмической формэ: ,

Щп.4 - 1п ар') Ц d - , / И / где 1' - токуч-зе врэшх адсорбции-слоем; С/ей - относительная проскоковая концентрация; 'С:,с0(, ц полокмелыше

константы динамики адсорбции; 'С- время появления за слоем 0.632 С /

Допустим, что я 4-хгр выходной правой пропорциональна длине слоя L , эквивалентной для семейства выходных кривых расстоянию' от входа в пйхту гг :

faJC^-K, " /12/

'где К4 п ~'коэффициенты пропорциональности. Тогда Дйфг фербяцкрование уравнения 10 по ?t при t - tonet приводит к зависимости: . • .

dft/d» =- (Г-С0/х) -(■!- C/Ce)-lia(i - С /С,} - [u In (c-ep /Г)] / 13 /

'п в соотйетсгвял с уравнением материального баланса в слое;

(tafdZ)v*-V-(dc/dcc)t} /14/ тде q - удельная величина здсорбшш слоем и Т - удельная 'скорость воздушного потока, шшетягса адсо^бщш в слое описываемся уравнением: . f , v. da/dt. (Vi4s/~>(i- с/С«U^ i ^V^i / 15 / Из уравнения 15 следует,' 'что ^.начнется'ьэдрояянэтя-ческпм коэффициентом. Связь с э$фзктгшннм ндивМгпэсжам косффидазятом , определяемые известпкл урашопЕвм:

lC'C?}f /16/

находится из соотношения Еяда: •

jb* ric-Cj/iC-^Jl^tvlbt/C^^VWil^it^,;/«:)],/ 17 / где С* - концентрация адсорбзиза па 'nwepxnoöiK раздала Фаз, равновесная текущей величине 'дцсойбшш. 11ря ¿¡атах про-'с^оковпх концентрациях С CQ, С » С* с учЗгсм,' что

s • / 19 /

Для приядадшк задач, при крутых сакмзтрпчллх выходных кравмх и достаточно больном прзиэхш работа слоя 'различая в '"шптря • rctscn" глхсдяыз крика / 0.5Cß яла -0.632 Cq/ носузсстезнан. Б пределах пограплестп эг-спзрпмонга: tr^s йр-z/V-C.. /20 /

Дзя кгпевеиного проскока, когда фронт адсорбция движется со скоростью потока с учОтом гыралепаЯ. для X л уравнение 19 имеет вид:

С'С,-бхр {0^/Vj-fci (<o/Qrtfl / 21 /

Выходные кривые по органическим парам из осушенного потока воздуха, а такте выходные кривые на равновесно-ув-

•ланненном водой слое активного угля в координатах уравнения Вейбулла II представляют прямые линиярис. 3. / А /.

С0 - 42 мг/ы3 на угле ПАУ-I из потока осушенного воздуха / А /. Длина-слоя: а - 0.5, 6 ~ 0.7, в - 1.0 см; и на утла АУ-13 из потока влажного воздуха ВО% / В /. Длина слоя: а - 1.0, 6 - 2.5, в - 2.0, г - 2,5 см

При абсорбции из влажного воздуха выходные кривые в й: логарифмических координатах линейны, начиная с определённой просноковой концентрации,' что связано с деремешшш условиями'адсорбции в слое, вызванными медленным насыще-наем слоя параш воды, рис. 3. / Б /. Влияние относительной влажности воздуха на размнтпе выходных кривых предложено определять по изменению'Экспериментальных значений для Тхвр и i", а также по величине удельного динамического коэффициента a sop/ vv0 и'удельного кинетического коэффициента" .¿/U. Характеристическое время ^арй кинетический коэффициент 8" определены по линейным участкам выходных кривых, Установлено, что величины &/U в пределах ошибок эксперимента / t 5% / не зависят от длины слоя, что дока-

эйвает возможность использования уравнения Вэйбулла для описания выходных кривых в широкой области проскоковнх но-'нцептраций.'При этом уменшение макрокгшетичсского коэффициента <ГД, как я равновесной адсорбция слоя с повыяепием относительной влажности следует объяснять влиянием внутренней диффузии на макрскянетику адсорбции, табл. б.

Таблица 6

Характеристики адсорбцнл паров ацетона коротким слоем угля АУ-13^ЛГ= 1.5 л/мин см2, С. = 42 мг/м3 /

L> р см <- КЧЛ мин afP , мг/см3 г- 0 S7L . CJ."

осушенный воздух

1.0 270 .16.9 3.5 3.5

1.5 407 16.9 4.8 3.2

2.0 545 17.0 6.6 3.3

1.5 164 6.8 3.1 2.1

2.0 2I.T 6.6 3.9 1.9

2.5 260 "6.5 • 4.0 1.9

-f = В7% it

I..5 134 5,6 2.0, .

2.0 172 5.4 3.5 1.7

2.5 211 5.2 4.4 1.8

В случае адсорбция смеси шнропрямзсэй' при высокой относительной ачгтости воздуха / '¡" ~ во$ / зашсжясть ко-зффациента i/L от объёма адсорбционного пространства V¥'e я параметра й^Л'/эразшта, табл. 7* К-зэду тел, более высокие величины такронянетпческого коэффициента наблюдаются дяя активных углей "с EQ~ 20 - 22 Kjfe/Ko'ib. По-зидпмо-цу, условия' взаимной ориентации молекул водя н прямосей в объёма адсорбционного, пространства данных утлой оптимальные не только для равновесной адсорбции кикропримесой, но и для ях диффузии в шкропорах, заполненных молехулага воды.

= 0.20 cVVcm3, SQ= Г8.6 кДх/молъ.

Таблица 7,

Характеристика адсорбции сиэси паров этанола н ацотона коротким слоем активных углей / '2 си / нря «* 80%,

сзт и 13» Ё 10

ЛУ сьг £а, кЩк моль этанол ацетон

см""1 Ъ-'&лр, £ШН си Ш. с?л шн кг сма

ПАУ-Х 0.24 26.6 1.2 280 12.4 1.3 .493 16,2

1У-1 0.17 26.7 1.2 193 12.4 1.3 358 16.5

АРГ-2 0.80 25.5 1.4 190 10.0 1.5 370 16.2

СКТ2а 0.19 24.3 1.3 200 ц.г 1.3 375 15.5

и~б 0.23 22.0 1.6 3£5 17.0 1.6 820 26.9

АУ-9 0.26 20.0 1.6 350 14.3 1.7 755 22.9

А7-е 0.20 20,2 1.4 233 12.4 1.4 473 '18.9

СКТба 0.2,6 18.7 1.4 , 214 0.7 1.4 403 12.2

итога работы и вывода

1. Б оопоставшдих условиях изучена даиамячаская активное** и равновесная ёикос.ть слоя / ¿«1-6 си / актащах углей, различаирхся предельным объёмов адсорбционного пространства и валачиной стандартной характеристической енаргдн адсорбции по сшзсп паров вода д пряызсей. я&рог плохо сореаруешх веществ / мотанолу, втаноду, ацетону / I потоке ..воздуха с высокочувствительной индикацией проскок ¡»а. слоем. ■" '

2. Доказана прямзвщостъ катстдашеЕОГо аппарата тс-орда объЭшого заполнения' иякропор для опаеання раановэе-ной адсорбции сшей паров воды и оргаыдчасхщх веществ па макропориста активных углях. Козф&щпонты активности па ров вода и органических ■ веществ в адсорбционном раствор завнсят от размеров «акропов и существенно отличаются о Еовффацаентов 'активности этих ко веществ в норшльноы ра створе, что указывает на влияние размеров шкропор на шт рогетерогеннуга структуру адсорбционного раствора б шкрс порах.,

3. Дня описания равновесной адсорбции паров воды

ш активных углях применимо двучленноэ уравнение адсорбции теории объёмного заполнения млкропор. Коэффициенты уравно-. пня отражают особенности адсорбция воли п связмваат 'её уделыше величины с основными структурные характерно тягами млкропор актявга.сс углей: проделышм объёмом адсорбционного пространства, величиной стандартной характеристической энергии адсорбции я количеством актизных центров.

4. Тешюввделонае при адсорбщш паров воды л коротком слое активных углей влияет на скорости движения кокцёнтра-даонних фронтов и з&аисат от интенсивности адсорбции, определяемой значениями стандартной характеристической зпор-гли адсорбция и■условиям® поглощения паров воды в слое. С учётом изменения относительной влалностп воздушного потока с температурой, скорости движения по слою начальных участков концентрацио!шнх фронтов паров води определяются' раз-новеснш законом Ваяке.

5. Предложен метод оценки степзнн яляяиля паров водн па адсорбции примесей сопоставление?! коэффициентов адсорб-цаа паров води а индивидуаяьннх примесей, определяющих скорости движения глпцентрационпнх фрс'&тов по слою актяв-пкх углей.

6. Процесс поглощения нрщюсей паров органических веществ при об£2й лсстадяопаряостп оплсплаотся двухг.спстант-пш уравнением Взйбулла. Цроанадззяротпа связь, коэффяцд-ентов уравнения я <$и с рашовесшшз взяячаиаш адсорбция, глшзтячсскямз параш траьп нроцпесг. а ларгмэтряма пористой структуры активных угле Л. . .

7. Для глубокой очистка ллатаого воздуха / / от прскэсеЗ" плохо сорблрусгяпс органлчееггях гсзостз рекомендуются углородшго адсорбент с tistx7rom.no р-тт^-м в единице объёма слоя объёмом рдсорбтояпого пространства пра зэ-дпчяпэ стандартной характеристической энергия адсорбция, равной 20 - 22 пЛд/моль, при этом палячяз развитого объема транс портппз пор в вставится углях по обязательно.

Основное содержите диссертация опубликовало а слодуг> пшх работах:

I. Кгишше параметров пористой структура па дипшачв-

скую'адсорбционную ёмкость углеродных адсорбентов по парам органических веществ / Г. А. Мус&хш, Т. Г. Плаченов, Ю. М. Елохов, А. Г. Рыбников // 2урн. прикл. химии.- 1979. Т-52, « II. - С. 2569 - 2573.

2. Адсорбционная ёдаость активных углей по метанолу в области малых заполнений объёма адсорбционного пространства / Ю. М. Плохов, Т. Г. Плаченов, Г. А. Мусакин //Получение, структура и свойства сорбентов: Межвуз. сб. науч. тр. /ЛТИ •им. Ленсовета. - Л., 1980. - С, 74 - 79.

3. Плохов Р. М, и др. Влияние характеристической энергии адсорбции на динамическую активность углеродных адсорбентов по смеси микропримесей паров этанола и ацетона в потоке влажного воздуха / Ю. М. Плохов, Т. Г. Плаченов, Г. А. Мусакян; ЛТИ им. Ленсовета, - Д., 1982. - 10 с.-Леи. Б ОШИГЭХИМ г. Черкассы 06.12.82., # 1417 - XII - Д 82.

4. Динамика адсорбция паров органических веществ и паров воды слоем углеродных адсорбентов / Ю. М. Плохов, А. Г. Рыбников, Т.Г. Плаченов, Г. А. Мусакян // Углеродные адсорбенты и ах применение в промышленности. - М.: Наука, 3983, - С. 159 - 171. .

5. Плохов Ю. М. и др. Динамика адсорбции смеси паров водн.и шкропримесей метанола, этанола и ацетона в слое, активного угля / ¡0. М. Плохов, Г. А. %садии, Т. Г. Плаченов: ЛТИ ии. Ленсовета. - Д., 1984. - 13 с. - Деп. в ОНИИТЭХИМ г. Черкассы 11.04.84. I 376 - XII - Д 84.

6. ¡,1зсакйн Г. А., и др. Адсорбция паров воды в объёме йнкропор 'активных углей / Г. А. Мусакин,. Ю. ГЛ. Плохов, Т. Г. Плаченов; ЛТИ им. Ленсовета. - Л., 1985. - II с. -Деп. в ОНИИТЭХИМ.г. Черкассы 28.12.84,, В 71 - XII - Д 85.

7. %-сакян Г. А, и др. Адсорбция смеси паров воды и примесей паров органических веществ в объёме мнкропор активных углей / Г. А„ Мусакин, Ю. М. Плохов, Т. Г. Плаченов; ЛТИ им. Ленсовета. - Л., - 14 с. - Деп. в ОНИИТЭХИМ г.Черкассы 23.01.85. , № 101 - XII - 85 Деп.

8. Плохов Ю, М., %сакин Г. А., Плаченов Т. Г, Адсорбция смеси паров воды и примесей паров органических веществ в объёме мнкропор активных углей // Журн. прикл. химии. 1987. - Т. 60, - № I. - С. 61 - 66.

9., Адсорбция смосн паров эода я гхрямесой паров органических вегооств я объёгя í.-якропор активных углоЗ / Ю. М. Ил охов, Г. Д. Нусахая, Т. Г. Шгачбпов // Адсорбция я ад-сорбзнтз. М.: Наука, 1987. - С. 105 - 106.

10. А. С. п. 675391 СССР, !Л. Кл2с 03 0 5/00. Устройство для обработка рулонного гёотокадгзряала пористой лентой с рабочим растворен / Т. Г, Нлаченоо, Г. А. Цусанин, Ю. И. Плохов, К. К. Опа^овпч, Б. И. Скаподуб, И. А. Лямаятов, Л. П. Дроздов / СССР /. - й 2307257; Заязл. 04.01,76; Опубл. 25.07.79., Бпиг. 27. - С. 148 - 149.

11. Л. 0. ÍS 675330 C0CF, И. Ьл2 г, 03 Ь 5/00. Устрой-стсо для обработка рулонного йотогд-гервала норпстой лаптоп с рабочпгл ргстсором' / Т. Г. Паачеяов, Г. А. Гфсакан, И. П. Плохоз, К. К. Осатовчп, О. В. Троздтай, Л. П. Дроздов / СССР /. 5 2303937; Заявя. 19.12.75; Опубл. 25.07.79;, Боя. В 27. - С.148.

12. Плсшзо В. , í^rcajciH Г. А,. Ялачспов Т. Г, Адсорбция паров воды в короткой слов лкютит: углей /Дурн. првял. хнмяя. 1989. - Т.- 62, <5 6. - С. 1230 - 1241 /

1пПР

I5.0I.S%..3a3.Z0-IG0.FKI ЛВ1.Раеадвяпа Щ>.,23.