Instytut inżynierii chemicznej I procesów ochrony środowiska



Pobieranie 21.42 Kb.
Data06.05.2016
Rozmiar21.42 Kb.


Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

INSTYTUT INŻYNIERII CHEMICZNEJ I PROCESÓW

OCHRONY ŚRODOWISKA



Zakład Inżynierii Procesowej, Informatyki Procesowej

i Ochrony Atmosfery


LABORATORIUM

TERMODYNAMIKI PROCESOWEJ


Równowaga w układzie gaz –ciało stałe”



Opracował:
dr inż. Konrad Witkiewicz

Szczecin 2014
I. Podstawy teoretyczne
Adsorpcja – zjawisko zmian stężenia substancji na powierzchni graniczących ze sobą faz: ciecz-gaz, ciało stałe –gaz, ciało stałe-ciecz, ciecz-ciecz.

Adsorbentsubstancja, na której powierzchni zachodzi adsorpcja (ciało stałe lub ciecz).

Adsorptyw – substancja adsorbowana przez adsorbent (gaz lub ciecz).

Adsorbat – substancja, której cząsteczki są zaadsorbowane na powierzchni adsorbentu.

Ze względu na rodzaj odziaływań między cząsteczkami adsorbatu i adsorbentu, wyróżniamy dwa rodzaje adsorpcji:



  1. Adsorpcja fizyczna (fizysorpcja) – powodowana siłami oddziaływań międzycząsteczkowych (siły van der Waalsa). Siły te są na tyle słabe, że proces adsorpcji można łatwo odwrócić przeprowadzając desorpcję w podwyższonej temperaturze lub przy obniżonym ciśnieniu.

  2. Adsorpcja chemiczna (chemisorpcja) – zachodząca na skutek tworzenia się wiązań chemicznych.


Adsorpcja w układzie ciało stałe –gaz
Równowaga adsorpcyjna – równowaga ustalająca się między adsorbentem i adsorptywem w danej temperaturze T i dla danej prężność pary adsorbowanego związku:

Rozpatrujemy równowagę adsorpcyjną:



  1. dla przedstawianą równaniem izotermy adsorpcji:



  1. dla przedstawianą równaniem izobary adsorpcji:



  1. dla przedstawianą równaniem izostery adsorpcji:

Wyróżnia się sześć podstawowych typów izoterm adsorpcji (rys. 1):



Typ I – krzywa monotonicznie zbliża się do adsorpcji granicznej, przy której monowarstwa adsorbatu pokrywa całą powierzchnię adsorbentu (izoterma Langmuira);

Typ II – odcinek liniowy odpowiada etapowi formowania monowarstwy, po którym następuje powstawanie wielocząsteczkowych warstw adsorbatu;

Typ III – nie ma etapu formowania monowarstwy, tworzą się wielocząsteczkowe warstwy adsorbatu;

Typ IV – przy niższych ciśnieniach formuje się monowarstwa, następnie powstają wielocząsteczkowe warstwy adsorbatu, po czym gaz kondensuje w kapilarnych porach adsorbentu;

Typ Vpodobny do typu III, przy wyższych ciśnieniach zachodzi kondensacja kapilarna.

Typ VI – etapowa adsorpcja wielowarstwowa.

Rys. 1. Typy izoterm adsorpcji



II. Instrukcja wykonania ćwiczenia

a) Pobrać dane doświadczalne adsorpcji toluenu na węglu aktywnym Sorbonorit 4 ze strony kwit.zut.edu.pl.

b) Za pomocą programu Statistica dokonać estymacji parametrów równań adsorpcji podanych w tabeli 1, oddzielnie dla każdej temperatury. Wartości parametrów przedstawić w tabeli.

c) obliczyć błąd estymacji każdej izotermy wg wzoru:



gdzie N – liczba punktów, indeks eksp – wartość eksperymentalna, indeks obl – wartość obliczona.

d) przedstawić na wykresie estymowaną funkcję (linia ciągła) na tle punktów doświadczalnych.

e) dokonać estymacji parametrów równania wielotemperaturowej izotermy Dubinina-Astakhova dla wszystkich punktów doświadczalnych, obliczyć błąd estymacji, wyniki zaprezentować w formie tabeli i wykresu.


Tabela 1. Równania izoterm adsorpcji

Izoterma

Równanie

Parametry

Langmuira











Dubinina-Astakhova



gdzie:
















©absta.pl 2016
wyślij wiadomość

    Strona główna