ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ВОДЫ МЕТОДОМ ИОННОГО ОБМЕНА 6- 1. Основные понятия из "Обработка воды на тепловых электроносителях " В предыдущих параграфах были рассмотрены процессы сорбции встатйческих условиях, т. е. в условиях контакта некоторого объема раствора с одной и той же порцией сорбента. В практике (в частности, при водоподготовке) сорбционные процессы проводят почти исключительно в кинетических условиях , т. е. в услоиях фильтрования раствора через слой сорбента (контакт одной и той же порции сорбента с новыми, непрерывно на нее поступающими объемами раствора). Кратко закономерности протекания процесса в этих условиях рассмотрены в настоящем параграфе. [c.196] Возьмем сорбционный фильтр, представляющий собой слой сорбента Л В высотой Я (рис. 5-11), через который в направлении от Л к В фильтруется раствор, содержащий сорбируемую примесь в концентрации Сисх- Разделим слой сорбента на ряд элементарных слоев бЯ и будем проводить фильтрование с такой малой скоростью, чтобы за время контакта порции раствора бК с каждым элементарным слоем бЯ успевало установиться сорбционное равновесие. [c.196] В результате непрерывного снижения концентрации примеси в порции раствора 61/1 на каждом последующем слое при выходе ее с какого-то слоя 6Я концентрация примеси станет практически равной нулю. При этом под практически нулевой концентрацией подразумевается такая, в которой примесь невозможно обнаружить в растворе применяемыми для этой цели методами. Минимальная высота фильтрующего слоя сорбента. [c.196] Применяя аналогичные рассуждения ко второму и последующим элементарным слоям фильтра, легко видеть, что 1) количество примеси, сорбируемое из порции бУа на каждом из элементарных слоев, будет меньщим по сравнению с сорбируемым из порции 6V l 2) концентрация примеси в порции бУа выходящей с каждого элементарного слоя, будет выще концентрации ее в порции 61/5, выходящей с тех же самых слоев. Из сказанного следует, что в порции бИа по выходе со слоя 6Я концентрация примеси будет больше нуля и снижение ее до нуля произойдет только на каком-то слое ЬНп+х- Таким образом, длина работающего участка фильтра в процессе его работы возрастает за счет уменьшения длины неработающего участка. [c.197] В какой-то порции раствора бУ, поступившей на фильтр ко времени t, концентрации примеси на двух различных высотах работающего участка фильтра X и XI (а 1 х) будут равны Сх и Сх , причем Сх С,Сх. [c.197] Учитывая указанное выше увеличение (с течением времени) длины работающего участка фильтра за счет сокращения неработающего, приходим к выводу, что в некоторый момент времени t неработающий участок сократится до нуля, т. е. в этот момент снижение концентрации примесей до нуля произойдет на самом последнем элементарном слое фильтра бЯщ. Очевидно, что в следующий момент времени tx tl концентрация примеси в растворе, выходящем из фильтра, окажется больше 0 этот момент в работе сорбционного фильтра называют моментом проскока примеси через фильтр (сокращенно — просто моментом проскока). При дальнейшей работе фильтра концентрация примеси в фильтрате будет повышаться вплоть до того момента, пока она не достигнет величины Сисх (момент истощения сорбционной емкости фильтра). Кривая, дающая зависимость величины концентрации примеси в фильтрате от времени работы фильтра (или объема пропущенного через фильтр раствора), получила название выходной кривой. Последняя может быть построена или в координатах время фильтрования (или объем профильтрованного раствора) — концентрация примеси в фильтрате, или в координатах время фильтрования (или объем профильтрованного раствора) — отношение концентрации примеси в фильтрате к концентрации ее в исходном растворе (безразмерный параметр). В первой системе координат предельным значением ординаты является Сисх, во втором оно равно 1. [c.198] рассматривая процесс сорбционного фильтрования, мы видели, что концентрация примеси в фильтруемом растворе снижалась до нуля на различных высотах, возрастающих с повышением длительности работы фильтра. Назовем эту перемещающуюся в фильтрующем слое границу между растворами с нулевой и с большей нуля концентрацией зоной нулевой концентрации. Очевидно, что время работы фильтра до проскока определяется скоростью перемещения зоны нулевой концентрации (моментом достижения ею нижней поверхности фильтрующего слоя). [c.198] ТО зоны С НИЗКОЙ концентрацией перемещаются быстрее, чем зоны с высокой концентрацией. Последние в процессе работы фильтра будут отставать от зон с низкой концентрацией, и участок АВ будет растягиваться на большую длину, образуя так называемый диффузный фронт (рис. 5-14). [c.199] ТО ЗОНЫ С высокой концентрацией в процессе работы фильтра будут догонять зоны с низкой концентрацией. В результате этого фронт фильтрования станет более крутым, что приведет к в ыравниванию концентрации на его протяжении. В предельном случае останется лишь одна зона с высоким градиентом концентрации, перемещающаяся с постоянной скоростью (по физическому смыслу работы фильтра недопустимо, чтобы зоны с высокой концентрацией обгоняли зоны с низкой концентрацией). Образующийся в этих условиях фронт фильтрования (рис. 5-15) носит название острого фронта. [c.199] Схема диффузного фронта фильтрования. [c.200] В практических условиях работа всякого сорбционного фильтра связана с его регенерацией, т. е. с десорбцией сорбированной примеси (после истощения сорбционной емкости фильтра), осуществляемой в простейшем случае пропуском через фильтр чистого растворителя. Рассмотрим процессы, протекающие при регенерации фильтра. [c.200] Аналогично, рассматривая процессы, протекающие в последующих слоях, легко видеть, что количество примеси, десорбированное из каждого последующего слоя первой порцией регенерационного раствора бУ, будет уменьшаться. Концентрация примеси в этой порции будет возрастать по мере прохождения ею фильтрующего слоя и, наконец, на каком-то слое бЯр она достигнет величины Сисх-Схематично изменение С в фильтрующем слое при регенерации фильтра представлено на рис. 5-16. Нарис. 5-16, а дана зависимость д = /(С) от высоты фильтрующего слоя в момент отключения фильтра на регенерацию на рис. [c.201] Применяя аналогичные рассуждения к последующим порциям регенерационного раствора, напускаемого на фильтр, нетрудно видеть, что участок ОО, на котором происходит десорбция, начнет перемещаться в том же направлении, в котором движется и регенерационный раствор при этом наряду с фронтом образуется тыл фильтрования, также состоящий из отдельных зон с различными концентрациями примеси (от С сх до С = 0). [c.201] То или иное соотношение между VQ и г исх в каждом конкретном случае обусловлено характером функциональной зависимости д = /(С) установление соответствующей связи возможно на основе рассмотрения материального баланса сорбируемой примеси на каждом элементарном слое фильтра. [c.201] Уравнение (5-23) справедливо как для процесса адсорбции примеси, так и для процесса десорбции ее, с тем лишь различием, что соответствующие градиенты концентраций имеют различные знаки (-(- и —). [c.202] Согласно сказанному выше, фронт фильтрования будет диффузным (так же как и выходная кривая) и тем в большей степени, чем больше высота фильтра. [c.204] Если при той же самой изотерме сорбции x Сд на фильтр поступает раствор с концентрацией Сд, то весь фронт будет острым. [c.205] Вернуться к основной статье