Использование расчетного аппарата теории объемного заполнения микропор для обработки

экспериментальной изотермы стандартного пара-бензола на различных углеродных адсорбентах [5]

 

Основное уравнение теории имеет вид

(11)

Где – безразмерный параметр функции распределения, выражающий степень заполнения микропор ( - предельная величина адсорбции при P/P_s=1; - равновесная величина адсорбции при данном P/P_s); A – дифференциальная максимальная мольная работа адсорбции, равная со знаком минус изменению свободной энергии Гиббса , кал/моль:

(12)

При R= 1.98 кал/моль×град формула (12) принимает вид

(13)

E – характеристическая свободная энергия адсорбции, кал/моль; n – параметр функции, выражающийся небольшим целым числом (для однородномикропористых структур с очень мелкими микропорами n =3; для углей с разнородной микропористой структурой с не слишком мелкими микропорами n =2).

Уравнение (11) в общем виде выражает распределение заполнения микропор по дифференциальной мольной работе адсорбции A, причем параметры распределения E и n не зависят от температуры, если соблюдается температурная инвариантность характеристических кривых.

Согласно уравнению (11) выражение для характеристической кривой будет иметь вид

(14)

При условии, если для различных паров функция f и параметр n остаются неизменными, то

(15)

т.е. характеристические кривые в координатах являются аффинными ( - коэффициент аффинности, индексом “0” обозначены величины для стандартного пара).

Принимая температурную инвариантность уравнения (11) и известное в математической статистике распределение Вейбула [6], М.М. Дубинин и В.А. Астахов получили термическое уравнение адсорбции в аналитической форме [7]:

(16)

Откуда

(17)

Из уравнения (17) следует, что при =0,368, где e – основание натуральных логарифмов, E=A₀, т.е. характеристическая энергия адсорбции E равна дифференциальной мольной работе адсорбции для данного заполнения =0,368.

При замене получают термическое уравнение адсорбции

(18)

Или в линейной форме.

(19)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «ИЗМЕРЕНИЕ ИЗОТЕРМ СОРБЦИИ ПАРОВ

ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ НА РАЗЛИЧНЫХ АДСОРБЕНТАХ В ДИНАМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ»

Цель работы

Измерить изотерму сорбции паров бензола на активированном промышленном угле заданной марки, определить структурный тип активированного угля по Дубинину и Радушкевичу, произвести обработку изотермы адсорбции по теории объемного заполнения (ТОЗ).

Описание прибора

•Схема прибора для измерения изотермы сорбции парообразного вещества приведена на рис. 1.

Прибор состоит из гуська-испарителя 5, заполненного заданным веществом; смесителя 4, в котором перемешиваются пары этого вещества с воздухом; динамических трубок 6, в которые помещается сорбент; двух реометров— 1 и 2 с капиллярами 3(1 — контролирует общий объемный расход воздуха, поступающего в прибор, а 2— расход воздуха, направляемого в гусек для испарения паров взятого вещества и получения паровоздушной смеси определенной концентрации); крана 8, служащего для регулирования потоков воздуха, и кранов 7—для наполнения манометрических трубок реометров жидкостью. Капилляр 3 общего реометра 1 предварительно отградуирован и имеет паспорт, в котором дана зависимость объемной скорости воздуха V (л/мин) от разности уровней манометрической жидкости в реометре h (мм) этой жидкости. Прибор снабжен набором капилляров для гуськового реометра, позволяющих получать концентрацию паров взятого вещества в определенных пределах. В паспорте к данному прибору эти пределы указаны.

Гусек-испаритель, показанный на рис. 2,d, состоит из двух стеклянных резервуаров, спаянных между собой. Верхний резервуар имеет грушевидную форму и служит для подачи жидкости в нижний резервуар и для поддержания в нем

 

 

Рис. 1. Схема прибора для измерения изотермы сорбции парообразных веществ в динамических условиях: /, 2 — реометры; 3 — капилляры; 4— смеситель; 5—-гусек-испаритель; 6 — динамические трубки; 7,8 — краны;

9 — винтовой зажим; 10 — отводящая магистраль; В — вентиль

постоянного уровня жидкости. Нижний конец его оттянут в виде трубки с косым срезом, доходящим до половины высоты нижнего резервуара. Сверху резервуар имеет горловину, через которую в гусек наливается жидкость. Горловина закрывается хорошо пришлифованной стеклянной пробкой.

Нижний резервуар выполнен в виде горизонтального цилиндра и имеет два. отростка с кранами, при помощи кото­рых гусек присоединяется к коммуникациям. Краны должны быть хорошо пришлифованы. Для удобства взвешивания гуська к нему прикрепляется скоба из проволоки.

Наполнение гуська жидкостью производят при открытых кранах через горловину верхнего резервуара с соблюдением всех мер предосторожности в соответствии с инструкцией по технике безопасности при работе с данной жидкостью. Когда нижний резервуар наполнится жидкостью до верхнего края скошенного среза трубки верхнего резервуара, т. е. примерно до половины, краны закрывают. Верхний резервуар заполняют также наполовину, после чего горловину плотно

 

Рис 2. Гусек

закрывают пришлифованной пробкой. Пришлифованную пробку и краны гуська предварительно слегка смазывают вазелином и закрепляют резиновыми кольцами. Гусек осторожно переносят к прибору в специальной деревянной колодке.

Описание работы