Technologia Wody Wykład 6 - ADSORPCJA 1. Definicja a) proces jednostkowy b) zjawisko
2. Przyczyny a) energia wewntrzna układu b) ciepło adsorpcji c) hydrofobowe hydrofilowe (apolarne polarne)
3. Rodzaje adsorpcji a) fizyczna (siły van der Waals a) b) wymiana jonowa (siły elektrostatyczne) c) chemisorpcja (wizania atomowe)
4. Adsorpcja fizyczna odwracalna bez lokalizacji oddziaływa
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)
5. Kinetyka adsorpcji a) roztwór warstwa graniczna konwekcja dyfuzja (zjawisko limitujce)
dn dt Φ = f = - FD dc/dr ( 1/F ; Pe) 0 F 0 liczba Fouriera Pe liczba Pecleta
F 0 Pe = D t d 2 r = ν D D współczynnik dyfuzji r rednica porów v prdkoprzepływu t czas
a) warstwa graniczna Pe «1 zatem tylko dyfuzja 2 d c Φ = f D ; 2 dr strumie adsorbatu
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
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
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
7. Statyka adsorpcji a) równanie Freundlicha (dowiadczalne) b) teoria Langmuira (jednowarstwowa) c) teoria BET (wielowarstwowa) d) teoria Dubinina (objtociowa)
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
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
Empiryczne równanie statyki (Freundlicha) x = k T e hp
Z a 1 3 4 2 C r
Co-Ca/Co 1.0 0.0 czas
1 3 Z a 2 4 C r
Od czego zaley kształt izotermy adsorpcji a) rodzaj substancji b) temperatura c) skład roztworu d) substancje współzawodniczce e) geometria adsorpcji
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
Z a A β Z a = A + B lg C r tg β = B lg C r
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 1 34 132 187 1,6 0,44 0,42 0,57
8. Dynamika adsorpcji czasowy i przestrzenny rozkład adsorbentu w złou front adsorpcji szybkomigracji frontu
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 )
Co-Ca/Co 1.0. 1 2 1 2 0.0 czas
1 C D C 0 C h 1 = u1 h t = 2 2 1 2 u t 2 Filtr H
Dynamika adsorpcji (c.d.) u = v C 0 C 0 + x 0 u - szybkomigracji punktów steniowych
9. Stosowane adsorbenty a) krzemionka b) zeolity (klinoptylolit) c) wgiel aktywny d) syntetyczne (Amberlit)
10. Praktyka adsorpcji a) filtry b) technika porcjowa 11. Regeneracja adsorbentów a) termiczna b) chemiczna
ABSORPCJA A ADSORPCJA podobiestwa rónice
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) 60-90 % zachorowa mechanizm inicjator (+ aktywator) promotor rak
Forma mikrozanieczyszcze a) rozpuszczone i zawieszone b) efektywnousuwania c) miejsce adsorpcji
Zwizki mutagenne 100.000 zwizków chemicznych antropogenicznych Testy przed dopuszczeniem do uycia (bakterie, ryby, zwierzta MTD) Ekstrapolacja MTD
Wytwarzanie WA a) surowice (wgiel drzewny, antracyt, pestki, koci...) b) wypraanie bez dostpu powietrza c) aktywacja d) utlenianie
11. Regeneracja adsorbentów a) termiczna b) chemiczna
Regeneracja WA a) suszenie (200 C) b) desorpcja (500 C) c) piroliza (700 C) d) aktywacja (800 C)
Sposoby prowadzenia adsorpcji 1.Proces statyczny (technika porcjowa) 2. Proces dynamiczny (przepływ w filtrach)
. 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
PWA woda Stenie zanieczy. Doprowadzenie PWA Cp Zbiornik reakcyjny Zuyty Oczyszczona PWA woda Ck Cr czas(?)
. PWA Scieki Stenie zanieczy. Doprowadzenie PWA Cp. Zbiornik reakcyjny Zuyty Oczyszczone PWA Scieki Ck Cr czas(?)
Sposoby prowadzenia adsorpcji (PWA) c C a jednostopniowy C z c u
Sposoby prowadzenia adsorpcji (PWA) (c.d.) C a C a c dwustopniowy c u C z C z
Sposoby prowadzenia adsorpcji (PWA) (c.d.) C a przeciwprdowy u C z C
Adsorpcja- zagadnienia 1.Definicja 2.Kinetyka a. 3.Statyka a. 4.Dynamika a. 5.Materiały 6.Praktyka a.