DOI: https://doi.org/10.20998/2078-5364.2020.2.06

ЗОВНІШНЬО ДИФУЗІЙНА КІНЕТИКА МАСООБМІНУ. ОСОБЛИВОСТІ КІНЕТИКИ АДСОРБЦІЇ

Y. Gumnitsky, D. Symak, V. Sabadash, V. Atamanyuk

Анотація


Проаналізовано зовнішньодифузійну стадію масообміну у системах з твердою фазою. Наведено рівняння зовнішньодифузійної кінетики для транспорту маси з об’єму рідини до поверхні твердої фази (кристалізація, адсорбція, іонний об’єм) та з поверхні твердої речовини до рідини (розчинення, екстрагування, сушіння, десорбція). У кожному випадку масовий потік визначається різницею концентрацій на поверхні твердої фази та у рідині, що становить рушійні сили для проаналізованих процесів.  Показано, що рушійні сили є змінними у процесі масообміну. Досліджено зовнішньодифузійну кінетику адсорбції іонів купруму природним цеолітом в апараті з механічним перемішуванням. Одержано криві кінетики адсорбції за різних чисел обертів мішалки. Представлено рівняння ізотерми адсорбції Ленгмюра та визначено адсорбційну здатність для області низьких концентрацій лінійним рівнянням Генрі. Рушійна сила адсорбції визначається різницею концентрацій у рідкій фазі та у приповерхневому шарі адсорбента, які є змінними у часі величинами. Трудність визначення приповерхневої концентрації полягає у тому, що ця концентрація визначається адсорбційною здатністю адсорбенту, а також залежить від проникнення іонів купруму у внутрішню структуру адсорбенту. Подано експериментально одержані зміни концентрації іонів купруму у рідині та на їх основі визначено коефіцієнти масовіддачі. Експериментальні результати узагальнено за допомогою безрозмірних комплексів критеріїв подібності Рейнольдса та Шервуда та представлено графічну інтерпретацію експериментальних результатів. Одержана прямолінійна залежність Sh = 0,015 Reм з високим ступенем достовірності (R2 = 0,9992) описує процес зовнішньодифузійної стадії адсорбції і показує, що коефіцієнт масовіддачі прямо пропорційний для діапазону чисел Рейнольдса 6000–20000 числу обертів перемішуючого пристрою.  Одержана критеріальна залежність корелюється з аналогічними залежностями для зовнішньодифузійних процесів розчинення, яка проводяться в апаратах з механічними перемішуючими пристрями. 


Ключові слова


масообмін; іони купруму; зовнішньодифузійна кінетика; адсорбція; ізотерма адсорбції; рушійна сила

Повний текст:

PDF

Посилання


Romankov P.G. Massoobmennyie protsessyi himicheskoy tehnologi / P.G. Roman-kov, V.F.Frolov – L.: Himiya, 1990.– 384 p.

Natareev S.V., Massoperenos v sisteme s tverdyim telom / S.V. Natareev, N.R. Kokina, O.S. Natareev, //Teor. osnovyi him.tehnol. – 2015– t.49, #1. P. 74– 78.

Patil V.K. Solid – liquid mass transfer coefficients in bubble columns up to one metre diametr./ V.K. Patil, M,M. Sharma // Chem.Eng.Res.and Des.–1983.– V.61,N1. – P. 21–28.

Kulikov B.A. Kineticheskiy analiz mehanizma rastvoreniya tverdyih veschestv v zhidkostyah/ B.A. Kulikov, E.B. Los, N.V. Kulikova // Vost.-Evrop. zhurn. pere-dovyih tehnol.– 2005.– T. 13.– P. 15–17.

Babenko Yu.I. Vliyanie nestatsionarnyih effektov na skorost rastvoreniya odinochnoy chastitsyi / Babenko Yu.I., Ivanov E.V./ Teor. osnovyi him. tehnologii. – 2013.– t.47, #6.– P. 624–629.

Matkivska I. Basic regularities of the filtration drying of wheat grain / I. Matkivska, V. Atamanyuk, D. Symak // East.-Europ. J. of Ent. Techn. – 2014. –Vol. 5, # 5(71). – P. 14–18.

Atamanyuk V.M. Naukovi osnovi filtratsiynogo sushinnya dispersnih materialiv/ V.M. Atamanyuk, Ya.M. Gumnitskiy.–2013.–Lviv: Vid. Lviv. polit.– 276 p.

Zhen W. Ultrasonic extraction optimization of L. Macranthoides polysaccharides and its physicochemical properties / Wu Zhen, Li Hong, Yang Yong, Tan Hongjun. // Int. J. Biol. Macromol. – 2015.V.74, p. 224–231.

Wolski T. Natural products extraction with supercritical gases/ T/Wolski, A. Ludwic-zuk// Przem. Chem. – 2001. – V.80,N7. – P. 286–289.

Gumnitskiy Ya.M. KInetika ekstraguvannya mIdI sulfatu z poristih chastinok / Ya.M. Gumnitskiy, V. M. Atamanyuk, D. M. Simak // Integrovani tehnologiyi ta energoz-berezhennya. – 2017. – T.4. – P. 23–28.

Dyakonov S.G. Optimizatsiya protsessov rastvoreniya i kristallizatsii mel-kodispersnoy tverdoy fazyi v apparatah s peremeshivaniem/ Dyakonov S.G., Elizarov V.V., Elizarov D.V., Kirillov D.A./ – Teor. osnovyi him. tehnologii. – 2011.– t.45, #5.– P. 529–540.

Sabadash V. Mechanism of phosphates sorption by zeolites depending on degree of their substitution for potassium ions. / V. Sabadash, A. Hyvlyud, Ya. Gumnitsky // Chem. & Chem. Technol. –2016. – V.10, #2.– P. 235–240.

Sabadash V. Kinetic appropriateness of copper ions adsorption on natural zeolite. / V. Sabadash, O. Mylanyk, O. Matsuska, J. Gumnitsky // Chem. & Chem. Technol. – 2017. – V. 11, #4. – P. 435–440.