Technologia Wody. 1. Definicja. a) proces jednostkowy b) zjawisko. Wykład 6 - ADSORPCJA

Transkrypt

1 Technologia Wody Wykład 6 - ADSORPCJA 1. Definicja a) proces jednostkowy b) zjawisko

2

3 2. Przyczyny a) energia wewntrzna układu b) ciepło adsorpcji c) hydrofobowe hydrofilowe (apolarne polarne)

4 3. Rodzaje adsorpcji a) fizyczna (siły van der Waals a) b) wymiana jonowa (siły elektrostatyczne) c) chemisorpcja (wizania atomowe)

5 4. Adsorpcja fizyczna odwracalna bez lokalizacji oddziaływa

6 Opis adsorpcji a) zachodzi w sytuacji nierównowagi dynamicznej (kinetyka: matematyczny opis przepływu) b) osiga równowag dynamiczn opisan przez izoterm adsorpcji (statyka) c) bilans materiałowy wynikajcy z kinetyki i statyki (dynamika)

7 5. Kinetyka adsorpcji a) roztwór warstwa graniczna konwekcja dyfuzja (zjawisko limitujce)

8 dn dt Φ = f = - FD dc/dr ( 1/F ; Pe) 0 F 0 liczba Fouriera Pe liczba Pecleta

9 F 0 Pe = D t d 2 r = ν D D współczynnik dyfuzji r rednica porów v prdkoprzepływu t czas

10 a) warstwa graniczna Pe «1 zatem tylko dyfuzja 2 d c Φ = f D ; 2 dr strumie adsorbatu

11 c) na powierzchni adsorbenta Φ = De Π = f DΕ De = l d 2 4 Ε dc dl ( 2 De, d, Ε, K) De współczynnik dyfuzji efektywnej Ε porowato L głbokownikania d rednica zastpcza K jakokapilar l współczynnik labiryntowoci

12 6. Przyblione równania kinetyki dx dt K g = = K f g ( C - C ) t (D,K 2 r, Ki,v,t, η, ε,l) C r roztworu C t równowagowe K g ogólny współczynnik przenoszenia

13 Statyka adsorpcji zajmuje si opisem stanu ustalonego (równowagi dynamicznej) stan ustalony tworzy si po upływie dostatecznie długiego czasu równowaga dynamiczna w stanie ustalonym zaley od temperatury

14 7. Statyka adsorpcji a) równanie Freundlicha (dowiadczalne) b) teoria Langmuira (jednowarstwowa) c) teoria BET (wielowarstwowa) d) teoria Dubinina (objtociowa)

15 WIRTUALNY EKSPERYMENT - Adsorbent - Adsorbat T - temperatura (stała) t - czas (dostatecznie długi) C a - stenie adsorbatu w stanie równowagi (po czasie t) m A - masa adsorbentu m a - masa adsorbentu na powierzchni

16 Izoterma adsorpcji m a /m A = f(ca) m a /m A x = f(y) T=const m a /m A = f(ca) T=const Ca

17 Empiryczne równanie statyki (Freundlicha) x = k T e hp

18 Z a C r

19 Co-Ca/Co czas

20 1 3 Z a 2 4 C r

21 Od czego zaley kształt izotermy adsorpcji a) rodzaj substancji b) temperatura c) skład roztworu d) substancje współzawodniczce e) geometria adsorpcji

22 Ilociowy opis izotermy adsorpcji (a/a y/m) 1/n y/m = K c lg y/m = lg K + 1/n lg c K, n stałe empiryczne K, n y

23 Z a A β Z a = A + B lg C r tg β = B lg C r

24 Ilociowy opis izotermy adsorpcji (a/a y/m) 1/n y/m = K c lg y/m = lg K + 1/n lg c K, n stałe empiryczne K, n y WWA K 1/n benzen benzopiren naftalen benzofuran ,6 0,44 0,42 0,57

25 8. Dynamika adsorpcji czasowy i przestrzenny rozkład adsorbentu w złou front adsorpcji szybkomigracji frontu

26 Dynamika adsorpcji zajmuje si czasowym i przestrzennym rozmieszczeniem adsorbentu w złou zaley od statyki i kinetyki zaley od charakterystyki przepływu (d z, ε z, v s )

27 Co-Ca/Co czas

28 1 C D C 0 C h 1 = u1 h t = u t 2 Filtr H

29 Dynamika adsorpcji (c.d.) u = v C 0 C 0 + x 0 u - szybkomigracji punktów steniowych

30 9. Stosowane adsorbenty a) krzemionka b) zeolity (klinoptylolit) c) wgiel aktywny d) syntetyczne (Amberlit)

31 10. Praktyka adsorpcji a) filtry b) technika porcjowa 11. Regeneracja adsorbentów a) termiczna b) chemiczna

32 ABSORPCJA A ADSORPCJA podobiestwa rónice

33 TOKSYKOLOGIA RODOWISKOWA rodowisko i rak 200 chorób charakteryzujcych si niekontrolowanym, bardzo szybkim wzrostem komórek przyczyny a) predyspozycje genetyczne b) czynniki rodowiskowe c) czynniki nieokrelone ad b) woda, ywno, powietrze, gleba ad b)+c) % zachorowa mechanizm inicjator (+ aktywator) promotor rak

34 Forma mikrozanieczyszcze a) rozpuszczone i zawieszone b) efektywnousuwania c) miejsce adsorpcji

35 Zwizki mutagenne zwizków chemicznych antropogenicznych Testy przed dopuszczeniem do uycia (bakterie, ryby, zwierzta MTD) Ekstrapolacja MTD

36 Wytwarzanie WA a) surowice (wgiel drzewny, antracyt, pestki, koci...) b) wypraanie bez dostpu powietrza c) aktywacja d) utlenianie

37 11. Regeneracja adsorbentów a) termiczna b) chemiczna

38 Regeneracja WA a) suszenie (200 C) b) desorpcja (500 C) c) piroliza (700 C) d) aktywacja (800 C)

39 Sposoby prowadzenia adsorpcji 1.Proces statyczny (technika porcjowa) 2. Proces dynamiczny (przepływ w filtrach)

40 . C C dopuszczalne. Vprzebicia. V-obj./t-czas. A) Filtr z wglem aktywnym, 1-doprowadzenie powietrza, 2-odpowietrzenie, 3-doprowadzenie czynnika płuczcego, 4-odprowadzenie czynnika płuczcego 5-dopływ cieków, 6-odpływ cieków

41 PWA woda Stenie zanieczy. Doprowadzenie PWA Cp Zbiornik reakcyjny Zuyty Oczyszczona PWA woda Ck Cr czas(?)

42 . PWA Scieki Stenie zanieczy. Doprowadzenie PWA Cp. Zbiornik reakcyjny Zuyty Oczyszczone PWA Scieki Ck Cr czas(?)

43 Sposoby prowadzenia adsorpcji (PWA) c C a jednostopniowy C z c u

44 Sposoby prowadzenia adsorpcji (PWA) (c.d.) C a C a c dwustopniowy c u C z C z

45 Sposoby prowadzenia adsorpcji (PWA) (c.d.) C a przeciwprdowy u C z C

46 Adsorpcja- zagadnienia 1.Definicja 2.Kinetyka a. 3.Statyka a. 4.Dynamika a. 5.Materiały 6.Praktyka a.