Движущая сила процесса адсорбции: Движущая сила – процесс – адсорбция

Движущая сила – процесс – адсорбция

Cтраница 1

Определение числа ступеней изменения концентрации.  [1]

Движущая сила процесса адсорбции определяется при данной величине адсорбции а. Поскольку движущая сила в процессе адсорбции изменяется по высоте аппарата, вводится понятие о средней движущей силе процесса Асср.  [2]

Что является движущей силой процесса адсорбции на любой тарелке адсорбера.  [3]

Что является движущей силой процессов адсорбции.  [4]

Что является движущей силой процесса адсорбции на любой тарелке адсорбера.  [5]

После построения рабочих линий движущую силу процесса адсорбции находят обычным путем – или определением числа ступеней изменения концентраций, или подсчетом общего числа единиц переноса.  [6]

По уравнению (24.7) рассчитывают движущую силу процесса адсорбции

на выходе из адсорбера.  [7]

Кроме принятого в этой работе выражения для движущей силы процесса адсорбции, разностью каких двух других величин она может быть выражена.  [8]

Кроме принятого в этой работе выражения для движущей силы процесса адсорбции разностью каких двух других величин она также может быть выражена.  [9]

Расрределение адсорбата в неподвижной ( а и подвижной ( б фйзах при движений потока раствора через неподвижный слой адсорбента ( кривые 6 7 отражают параллельн ый перенос фронта адсорбционной волны вдоль слоя.  [10]

Новые порции потока газа-носителя или раствора при поступлении в слой встречаются с зернами адсорбента, в порах которых уже есть ранее поглощенное вещество. В результате того, что движущая сила процесса адсорбции ( ао – а () уменьшается с ростом щ, скорость адсорбции падает и процесс снижения концентрации вещества в потоке от Со до О заканчивается на большем расстоянии от начала слоя.

 [11]

Распределение адсорбата в неподвижной ( а и подвижной ( б фазах при движении потока раствора через неподвижный слой адсорбента ( кривые 6, 7 отражают параллельный перенос фронта адсорбционной волны вдоль слоя.  [12]

Новые порции потока газа-носителя или раствора при поступлении в слой встречаются с зернами адсорбента, в порах которых уже есть ранее поглощенное вещество. В результате того, что движущая сила процесса адсорбции ( а0 – а /) уменьшается с ростом а, скорость адсорбции падает и процесс снижения концентрации вещества в потоке от С0 до О заканчивается на большем расстоянии от начала слоя.  [13]

Для заданных значений F, W и Р и их составов при неизменной скорости адсорбента движущая сила процесса адсорбции постоянна.  [14]

В тех случаях, когда необходимо осушать газ до точки росы заметно ниже – 40 С ( например на заводах сжижения), рекомендуется влагоемкость адсорбентов принимать несколько меньшей приведенной. Это связано с тем, что массообмен между газом и адсорбентом в концевой части слоя ухудшается из-за уменьшения движущей силы процесса адсорбции.  [15]

Страницы:      1

3. Поверхностные явления. Адсорбция

3.1. Движущие силы адсорбции

До сих пор мы рассматривали межфазные равновесия и распределения компонентов между фазами. А что происходит на межфазных границах?

Адсорбция – самопроизвольное концентрирование вещества на межфазной границе. Движущая сила процесса адсорбции – нескомпенсированность межмолекулярных взаимодействий на границе фаз по сравнению с таковыми внутри объема фаз. Если химические (ковалентные) связи на границе фаз не образуются, то межмолекулярными взаимодействиями, ответственными за адсорбцию, могут быть водородные связи, ион-дипольные, диполь-дипольные, индукционные, дисперсионные (вспомните общую химию и воспользуйтесь дополнительной литературой [2, 3]).

В результате нескомпенсированности межмолекулярных взаимодействий обязательно возникает избыточная поверхностная энергия Гиббса:

G_S =  , (3.1)

где , – площадь поверхности раздела фаз (м²

),  – избыточная удельная поверхностная энергия (Дж/м²).

Самопроизвольно в многофазной системе могут идти только процессы с уменьшением этой энергии (ΔG_S < 0). Поэтому возможны две группы явлений на межфазных границах:

1) При  = const условие ΔG_S =  Δ < 0 выполнимо при уменьшении площади межфазной границы: Δ < 0. Образование, устойчивость и особые свойства систем с большой общей поверхностью раздела фаз (дисперсных систем) рассмотрим в курсе коллоидной химии)

2) При  = const условие ΔG_S =  Δ < 0 выполняется, если понижается избыточная удельная межфазная энергия: Δ < 0.

Величина , как и силы межмолекулярного взаимодействия, зависит от природы молекул, находящихся в поверхностном слое. Поэтому самопроизвольно на поверхность будут стремиться “попасть” молекулы, характеризующиеся наиболее слабыми межмолекулярными взаимодействиями. Это означает, что концентрация таких молекул в объеме окажется меньше, чем на поверхности, т.е. будет протекать адсорбция молекул в поверхностном слое.

Значительную роль при адсорбции играет также геометрия поверхности раздела фаз. В курсе физической химии рассмотрим случай открытой плоской поверхности. Случай искривленной поверхности (например, адсорбция в порах твердого тела или на мельчайших частицах твердой фазы) приводит к зависимости термодинамических характеристик системы от радиуса кривизны поверхности раздела фаз (от размера пор; от размера частиц твердой фазы или размера капель жидкой фазы, распределенных в другой фазе). Такие системы, а также явления на границе раздела трех соприкасающихся фаз (твердой, жидкой и газообразной) будут рассматриваться в курсе коллоидной химии.

3.2. Адсорбция на границе раздела жидкой и газообразной фаз. Поверхностно-активные вещества (пав)

Избыточную удельную поверхностную энергию  на границе жидкость (раствор) – газ (воздух) принято называть поверхностным натяжением жидкости (ее размерность в системе СИ Дж/м²=Н/м).

Рассмотрим зависимости  раствора от концентрации растворенного вещества (с). С увеличением концентрации водного раствора  может либо убывать (растворенные вещества в этом случае называются поверхностно-активными, ПАВ), либо возрастать (такие вещества являются поверхностно-инактивными, ПИАВ).

Количественно обе зависимости описываются адсорбционной формулой Гиббса:

, (3.2)

где Г – избыток вещества на межфазной границе, т.е. на поверхности жидкости (т.н. Гиббсовская адсорбция, моль/м

2) по сравнению с объемом раствора, с – концентрация растворенного вещества (моль/л), (dσ / dc) – поверхностная активность.

Для водных растворов ПАВ (dσ / dc)<0 и Г>0 (положительная адсорбция), для водных растворов ПИАВ (dσ / dc)>0 и Г<0 (отрицательная адсорбция).

Разница в поведении ПАВ и ПИАВ обусловлена их строением. Для водных растворов поверхностно-активными являются дифильные молекулы, содержащие полярную головку и неполярный «хвост» (алифатический радикал). Схема строения молекулы ПАВ показана на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Схема строения молекулы ПАВ

Поверхностно-инактивными веществами являются сильные электролиты, диссоциирующие в водном растворе на ионы.

На границе полярной (вода) и неполярной (воздух) фаз молекулы ПАВ и ПИАВ ведут себя по-разному. ПАВ – концентрируется, ориентируясь полярной головкой в полярную фазу (воду), а «хвостом» – в неполярную (воздух), поскольку именно в этом случае σ и G_s понижаются. ПИАВ, более полярные, чем вода, вообще «не хотят» выходить на поверхность.

На рис. 3.2 приведена зависимость удельной поверхностной энергии (поверхностного натяжения) водного раствора ПАВ от его концентрации и показано состояние поверхностного слоя раствора при разных концентрациях ПАВ.

Рис. 3.2. Зависимость удельной поверхностной энергии водного раствора ПАВ от его концентрации и изменение состояния поверхностного слоя (при постоянной температуре)

По мере увеличения концентрации ПАВ в растворе растет его концентрация в поверхностном слое и уменьшается поверхностная энергия. При полном заполнении поверхностного слоя молекулами ПАВ (образовании мономолекулярного слоя из таких молекул) зависимость σ от концентрации ПАВ исчезает.

4-43 Адсорбция/абсорбция

	Описание: Рисунок 4-43: Типичная система адсорбции/абсорбции Механизмы адсорбции обычно классифицируются как физическая адсорбция, хемосорбция или электростатическая адсорбция. Слабые молекулярные силы, такие как силы Ван-дер-Ваальса, обеспечивают движущую силу физической адсорбции, в то время как химическая реакция образует химическую связь между соединением и поверхностью твердого тела при хемосорбции. Электростатическая адсорбция включает адсорбцию ионов через кулоновских сил, и обычно называется ионным обменом, к которому обращаются отдельно в ионообменных модулях. В жидкостях взаимодействие между растворенным веществом и растворитель также играет важную роль в установлении степени адсорбции. наиболее распространенным адсорбентом является гранулированный активированный уголь (ГАУ) (технология Профиль № 4.46). Другие природные и синтетические адсорбенты включают: активированный оксид алюминия, кормовая губка, адсорбция лигнина, сорбционные глины и синтетические смолы. Активированный оксид алюминия Активированный оксид алюминия представляет собой фильтрующий материал, изготовленный путем обработки алюминиевой руды, чтобы она стала пористый и обладает высокой адсорбционной способностью. Активированный оксид алюминия удалит различные загрязнения, в том числе чрезмерное содержание фтора, мышьяка и селена. Среда требует периодической очистки с соответствующим регенерантом, таким как квасцы или кислота, чтобы сохранить эффективность. Кормовая губка Кормовая губка представляет собой целлюлозную губку с открытыми порами, в состав которой входит аминсодержащий хелатирующий полимер, избирательно поглощающий растворенные тяжелые металлы. полимер тесно связаны с целлюлозой, чтобы свести к минимуму физическое отделение от поддерживающая матрица. Функциональные группы в полимере (т.е. аминогруппы и карбоксильные группы) обеспечивают избирательное сродство к тяжелым металлам как в катионном, так и в анионном состоянии, преимущественно образуя комплексы с тяжелыми металлами переходной группы. Адсорбционная/сорбционная глина лигнина Адсорбционно-сорбционные глины лигнина используются для очистки водных потоков сточных вод с органическими, загрязнение неорганическими и тяжелыми металлами. Поток отходов обрабатывается за счет молекулярного Адгезия загрязнений к адсорбирующей поверхности. Синтетические смолы Синтетические смолы дороже, чем GAC, но могут быть разработаны для достижения более высокой степени селективности и адсорбционной способности по определенным соединениям, чем активированный углерод. Смолы обычно регенерируют с использованием кислот, оснований или органических растворителей. термических методов, поэтому они лучше подходят для термически нестабильных соединений, таких как взрывчатые вещества и устойчивы к дезактивации за счет адсорбции растворенных твердых веществ. Кроме того, смолы более устойчивы к истиранию, чем активированный уголь. увеличение срока их службы.
	Синонимы: Жидкофазная адсорбция.
	Применимость: Целевыми группами загрязняющих веществ для процессов адсорбции/абсорбции являются большинство органических загрязнителей и отдельные неорганические загрязнители из жидких и газовых потоков. Активированный оксид алюминия может удалять фторид и тяжелые металлы. Губка-фуражир специально используется для удаления тяжелых металлов. Адсорбционно-сорбционные глины лигнина очищают органические, неорганические и загрязнение тяжелыми металлами водных стоков. Синтетические смолы лучше. подходит для термически нестабильных соединений, таких как взрывчатые вещества, чем GAC, из-за Требования к нетермической регенерации.
	Ограничения: Факторы, которые могут ограничивать применимость и эффективность этих процессы включают: Водорастворимые соединения и небольшие молекулы плохо адсорбируются. Затраты высоки при использовании в качестве первичной обработки потоков отходов с высоким содержанием загрязняющих веществ. уровни концентрации. Не применимо к участкам с высоким уровнем маслянистых веществ. Нецелесообразно, если содержание абсорбируемого опасного вещества настолько велико, что необходима очень частая замена абсорбирующего блока. Загрязненные среды часто требуют обработки/удаления как опасных отходов, если они не могут регенерироваться.
	Потребность в данных: Подробное обсуждение элементов данных представлено в подразделе 2.2.2. (Требования к данным для грунтовых вод, поверхностных вод и фильтрата).
	Данные производительности: Процессы адсорбции/абсорбции имеют долгую историю использования в качестве лечения для бытовых, промышленных и опасных отходов. Понятия, теория и инженерные аспекты технологий хорошо проработаны. Это проверенные технологии с документально подтвержденными данными о производительности.
	Стоимость: Стоимость очистки грунтовых вод, загрязненных тяжелыми металлами, в течение одного года период использования технологии Forager Sponge оценивается в 340 долларов США за 1000 галлонов, если предположить, что губки не регенерируются и заменяются при насыщении; или 238 долларов за 1000 галлонов, при условии, что губки регенерируются дважды, что обеспечивает три полезных цикла обработки. Затраты на другие адсорбционные процессы недоступны.
	Каталожные номера: Инновационное восстановление Технологии: Полевой демонстрационный проект в Северной Америке, 2-е издание Тезисы Remediation Case Studies, том 4, июнь 2000 г., EPA. 542-Р-00-006 Руководство по документированию и управлению информацией о затратах и ​​производительности для Remediation Projects – исправленная версия, октябрь 1998 г., EPA 542-B-98-007 Тематические исследования по лечению МТБЭ, представленные Управлением USEPA Подземные резервуары для хранения. Мемориальный институт Баттеля, 1995. «Пользователь ReOpt V3.1 Документация» , для Министерства энергетики по контракту DE/AC06/76RLO 1830. Райнер, Н., 1995. «Губка-фуражер, описание технологии» , . Дайнафон, Инк. Ассоциация качества воды, 1994 г. «Очистка воды, которую мы пьем, когда и Где мы это пьем.», Технический обзор WaterReview , Том 9, № 4.
	Информация о сайте: EPA Demo National Lead Промышленность, Нью-Джерси База ВВС Пиз, Ньюингтон, NH Сайт Суперфонда: Вестерн Процессинг, Вашингтон, Сайт Суперфонда: Рокки Горный Арсенал, OU 17, CO Сайт Суперфонда: Валли Wood Preserving, Inc., Терлок, Калифорния Суперфонд Сайт: Мотор Колесо, Lansing TWP, MI Сайт Суперфонда: Перхэм Мышьяк, Перхам, MN Контактные лица: Общие контакты агентства FRTR Специализированный веб-сайт технологии: Правительственные веб-сайты Негосударственные веб-сайты Информация о продавце: Список поставщиков, предлагающих Физическая/химическая очистка воды ex-situ доступна в Агентстве по охране окружающей среды. REACH IT, который объединяет информацию из трех установленных баз данных EPA, Информационная система поставщиков инновационных технологий лечения (VISITT), Система полевых аналитических и характеризационных технологий (Vendor FACTS) и Инновационные технологии лечения (ITT), чтобы предоставить пользователям доступ к исчерпывающая информация о технологиях обработки и характеристики и их приложения. Правительственная оговорка Здоровье и безопасность: Анализ опасностей

Что является движущей силой адсорбции гидрофобных молекул на гидрофильных поверхностях?

Сохранить цитату в файл

Формат: Резюме (текст)PubMedPMIDAbstract (текст)CSV

Добавить в коллекции

• Создать новую коллекцию
• Добавить в существующую коллекцию

Назовите свою коллекцию:

Имя должно содержать менее 100 символов

Выберите коллекцию:

Не удалось загрузить вашу коллекцию из-за ошибки
Повторите попытку

Добавить в мою библиографию

• Моя библиография

Не удалось загрузить делегатов из-за ошибки
Повторите попытку

Ваш сохраненный поиск

Название сохраненного поиска:

Условия поиска:

Тестовые условия поиска

Эл. адрес: (изменить)

Который день? Первое воскресеньеПервый понедельникПервый вторникПервая средаПервый четвергПервая пятницаПервая субботаПервый деньПервый будний день

Который день? ВоскресеньеПонедельникВторникСредаЧетвергПятницаСуббота

Формат отчета: SummarySummary (text)AbstractAbstract (text)PubMed

Отправить максимум: 1 шт. 5 шт. 10 шт. 20 шт. 50 шт. 100 шт. 200 шт.

Отправить, даже если нет новых результатов

Необязательный текст в электронном письме:

Создайте файл для внешнего программного обеспечения для управления цитированием

. 2019 7 февраля; 10 (3): 468-473.

doi: 10.1021/acs.jpclett. 8b03484. Epub 2019 17 января.

Юань Фан ¹ , Салех Риахи ² , Эндрю Т. Макдональд ¹ , Мона Шреста ¹ , Дуглас Дж. Тобиас ² , Вики Х. Грассиан ^{1 3}

Принадлежности

• ¹ Кафедра химии и биохимии, Калифорнийский университет, Сан-Диего, Ла-Хойя, Калифорния 92093, США.
• ² Химический факультет Калифорнийского университета, Ирвин, Калифорния 92697, США.
• ³ Институт океанографии Скриппса и Департамент наноинженерии, Калифорнийский университет, Сан-Диего, Ла-Хойя, Калифорния 92093, США.

• PMID: 30601654
• DOI: 10.1021/acs.jpclett.8b03484

Юань Фан и др. J Phys Chem Lett. 2019 .

. 2019 7 февраля; 10 (3): 468-473.

doi: 10.1021/acs.jpclett.8b03484. Epub 2019 17 января.

Авторы

Юань Фан ¹ , Салех Риахи ² , Эндрю Т. Макдональд ¹ , Мона Шреста ¹ , Дуглас Дж. Тобиас ² , Вики Х. Грассиан ^{1 3}

Принадлежности

• ¹ Кафедра химии и биохимии, Калифорнийский университет, Сан-Диего, Ла-Хойя, Калифорния 92093, США.
• ² Химический факультет Калифорнийского университета, Ирвин, Калифорния 92697, США.
• ³ Институт океанографии Скриппса и Департамент наноинженерии, Калифорнийский университет, Сан-Диего, Ла-Хойя, Калифорния 92093, США.

• PMID: 30601654
• DOI: 10.1021/acs. jpclett.8b03484

Абстрактный

Адсорбция лимонена, обычного органического соединения, присутствующего в воздухе помещений, на гидрофильных поверхностях, таких как стекло (SiO ₂ ), преобладающая поверхность в помещении, плохо изучена. В данной работе мы исследовали взаимодействие лимонена и трех других циклических углеводородов (циклогексан, циклогексен и бензол) на гидроксилированном SiO ₂ с использованием инфракрасной спектроскопии и молекулярно-динамического моделирования ab initio (AIMD). Экспериментальные результаты показывают, что существует взаимодействие между этими циклическими углеводородами и поверхностными гидроксильными группами. Моделирование AIMD демонстрирует, что все циклические молекулы, за исключением циклогексана, образуют π-водородную связь с поверхностными гидроксильными группами, в то время как циклогексан взаимодействует с поверхностными ОН-группами за счет дисперсионных сил. Согласно экспериментам и моделированию, межмолекулярное взаимодействие между лимоненом и SiO ₂ значительно сильнее, чем у других исследованных соединений. Это исследование дает представление о некоторых движущих силах образования органических покрытий на стеклянных поверхностях, важных для помещений.

Похожие статьи

• Молекулярная картина поверхностных взаимодействий органических соединений на распространенных внутренних поверхностях: адсорбция лимонена на SiO ₂ .

  Фанг Ю., Лейки П.С.Дж., Риахи С., Макдональд А.Т., Шреста М., Тобиас Д.Дж., Ширайва М., Грассиан В.Х. Фан Ю и др. хим. наук. 2019 9 января; 10 (10): 2906-2914. дои: 10.1039/c8sc05560b. Электронная коллекция 2019 14 марта. хим. наук. 2019. PMID: 30996868 Бесплатная статья ЧВК.

• Влияние адсорбированной воды на взаимодействие лимонена с гидроксилированным SiO ₂ : Влияние π-водородной связи на поверхности во влажной среде.

  Фрэнк Э.С., Фан Х., Шреста М., Риахи С., Тобиас ДиДжей, Грассиан В.Х. Франк Э.С. и соавт. J Phys Chem A. 17 декабря 2020 г .; 124 (50): 10592-10599. doi: 10.1021/acs.jpca.0c08600. Epub 2020 4 декабря. J Phys Chem A. 2020. PMID: 33274640

• Адсорбция конституциональных изомеров циклических монотерпенов на поверхности гидроксилированного кремнезема.

  Хуанг Л., Фрэнк Э.С., Риахи С., Тобиас Д.Дж., Грассиан В.Х. Хуанг Л. и др. J Chem Phys. 2021 28 марта; 154(12):124703. дои: 10.1063/5.0042467. J Chem Phys. 2021. PMID: 33810688

• Ионы на гидрофобных интерфейсах.

  Левин Ю., душ Сантуш А.П. Левин Ю. и др. J Phys Конденсирует Материю. 2014 21 мая; 26(20):203101. дои: 10.1088/0953-8984/26/20/203101. Epub 2014 25 апр. J Phys Конденсирует Материю. 2014. PMID: 24769502 Обзор.

• Моделирование молекулярной динамики Ab initio адсорбции h3 на поверхности палладия.

  Гросс А. Гросс А. Химфиз. 2010 17 мая; 11 (7): 1374-81. doi: 10.1002/cphc.200

  8. Химфиз. 2010. PMID: 20099293 Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Взаимодействие олефинов с поверхностью: ключевой параметр активности в катализаторах метатезиса олефинов на носителе из диоксида кремния.

  Берксон З.Дж., Бернхардт М., Шлапански С.Л., Бенедиктер М.Дж., Бухмайзер М.Р., Прайс Г.А., Санли Г.Дж., Копере К. Берксон З.Дж. и соавт. JACS Au. 2022 9 марта;2(3):777-786. doi: 10.1021/jacsau.2c00052. Электронная коллекция 2022 28 марта. JACS Au. 2022. PMID: 35373213 Бесплатная статья ЧВК.

• Химия внутренних поверхностей: разработка молекулярной картины реакций на внутренних поверхностях.

  Ault AP, Grassian VH, Carslaw N, Collins DB, Destaillats H, Дональдсон DJ, Farmer DK, Jimenez JL, McNeill VF, Morrison GC, O’Brien RE, Shiraiwa M, Vance ME, Wells JR, Xiong W. Олт А.П. и др. хим. 3 декабря 2020 г.; 6(12):3203-3218. doi: 10.1016/j.chempr.2020.08.023. Epub 2020 Сен 19. хим. 2020. PMID: 32984643 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

• Молекулярная картина поверхностных взаимодействий органических соединений на распространенных внутренних поверхностях: адсорбция лимонена на SiO ₂ .