Очистка вентиляционных газов от паров n-метилформамида методом адсорбции
Курсовой проект - Экология
Другие курсовые по предмету Экология
>
(3.2.10)
или
(3.2.11)
где р - равновесное давление; f - летучесть пара при температуре T.
Введение в формулу летучести вместо давления позволяет учесть неидеальность газовой фазы.
Представления об объемном заполнении микропор были развиты вначале для микропористых углеродных адсорбентов или активных углей, для которых определяющее значение в адсорбционном взаимодействии имеют дисперсионные силы. Особенностью большинства промышленных активных углей является легкая доступность микропор для молекул паров веществ, молекулярные массы которых не превышают 150. Поэтому предельные значения адсорбционной способности в микропорах а0 для температур, не превышающих нормальные температуры кипения соответствующих адсорбтивов, в удовлетворительном приближении отвечают значениям предельного объема адсорбционного пространства W0, являющегося константой рассматриваемого микропористого адсорбента
(3.2.12)
где r и V - плотности и соответственно мольные объемы нормальных жидкостей при температурах опытов.
В том случае, когда адсорбция определяется действием дисперсионных сил, коэффициенты подобия могут быть достаточно точно оценены как отношение парахора адсорбируемых молекул П к парахору стандартного пара (при адсорбции на активных углях обычно бензола) П0:
(3.2.13)
Значения парахоров не зависят от температуры и определяются по соотношению
(3.2.14)
где М - молекулярная масса; s - поверхностное натяжение адсорбтива; r - плотность адсорбтива в жидком состоянии.
Парахоры являются аддитивными величинами и рассчитываются на основе данных по инкрементам парахоров отдельных атомов Ра и связей Рс, приведенных ниже (таблица 3.2.1):
Таблица 3.2.1
ЭлементРаСвязьРсУглерод4,8Двойная23,2Водород17,1Тройная46,6Азот12,5Четырехчленное кольцо11,6Продолжение табл. 2.2.1ЭлементРаСвязьРсКислород20,0Пятичленное кольцо8,5Сера48,2Шестичленное кольцо6,1
В случае адсорбции на цеолитах веществ, молекулы которых отличаются неоднородным распределением электронной плотности, под значением b подразумевают, строго говоря, эмпирическую константу, определяемую из опыта и позволяющую использовать уравнения теории объемного заполнения микропор для описания адсорбционного равновесия.
Все адсорбтивы, молекулы которых обладают дипольным моментом и квадрупольным моментом, кратными связями, при адсорбции на цеолитах отличаются повышенными коэффициентами подобия. Сравнение опытных и теоретических значений коэффициента подобия показало, что для гомологических рядов олефиновых и ароматических углеводородов соответствие теории и опыта достигается, если в качестве стандартного вещества выбрать простейший углеводород ряда, например, этилен для олефиновых и бензол для ароматических углеводородов.
3.3 Активные угли
Активные угли - пористые промышленные адсорбенты, состоящие в основном из углерода. Их получают из различных видов органического сырья: твердого топлива различной степени метаморфизма (торфа, бурого и каменного угля, антрацита), дерева и продуктов его переработки (древесного угля, опилок, отходов бумажного производства), отходов кожевенной промышленности, материалов животного происхождения, например костей. Угли, отличающиеся высокой механической прочностью, производят из скорлупы кокосовых и других орехов, а также из косточек плодов.
Активные угли как промышленные сорбенты имеют ряд особенностей, определяемых характером их поверхности и пористой структуры. Поверхности кристаллитов углерода электронейтральна, и адсорбция на углях в основном определяется дисперсионными силами взаимодействия.
Улучшение равновесной и кинетической характеристик у наиболее микропористых углей приводит к повышению эффективности работы углеродных адсорбентов в промышленных условиях. При выборе типа адсорбента для промышленных установок следует учитывать два отличительных свойства активных углей: гидрофобность и горючесть.
Насыщение угля влагой - процесс чрезвычайно медленный: равновесие устанавливается в течение нескольких месяцев. Вследствие этого, во многих реальных технологических процессах влажность среды практически не оказывает влияние на эффективность извлечения примесей из газовой или жидкой сред. Активный уголь - единственный гидрофобный тип промышленных адсорбентов, и это качество предопределило его широкое использование для рекуперации паров, очистки влажных газов и сточных вод.
Однако при низких концентрациях адсорбтива, в частности при извлечении из газового потока микропримесей, когда продолжительность стадии очистки велика, влажность среды в заметной степени снижает адсорбционную емкость угля по извлекаемому компоненту.
Следовательно, при удалении микропримесей температурный режим крайне продолжительной стадии очистки должен выбираться с учетом влажности исходного воздуха производственных помещений. Рекомендуемые рабочие температуры в адсорбере в рассматриваемом случае составляют в зависимости от влажности газа: 20 оС (0 г/м3); 30-35 оС (4-12 г./м3); 35-50 оС (12-18 г./м3).
Искусственное понижение относительной влажности воздуха (т.е. уменьшение совместной адсорбции водяного пара), когда это необходимо, является действенным средством повышения адсорбционной способности активных углей при их применении для извлечения компонентов из вла