Введение к работе
Актуальность раСоты.Известно.что существующие в природе системы, как правило,представляют собой многокомпонентные смеси органических веществ,эффективным приемом извлечения и выделения которых из водных растворов является адсорбционный метод с использованием пористых материалов.Оптимизация подобных адсорбционных процессов требует развития теоретических и экспериментальных исследований особенностей поведения смесей органических веществ в равновесных и неравновесных условиях.
В настоящее время теории адсорбции индивидуальных веществ из водных растворов уделяется значительное внимание, в то время как адсорбция смесей исследована недостаточно.
В этой связи представляется актуальным выяснение закономерностей статики и хянетики адсорбции многокомпонентных смесей органических веществ из водных растворов с использованием методов математического моделирования.
Цель работы и задачи исследования.Целью настоящей работа является изучение особенностей статики и внутридиффузионной кинетики адсорбции многокомпонентных смесей органических веществ из их водных растворов на активном угле,разработка методов определения параметров равновесной и неравновесной адсорбции на основе совместного применения теоретических и экспериментальных методов исследования, а также использование полученных результатов на практике.
Для этого решены следующие задачи:
проведены экспериментальные исследования статики и кинетики адсорбции в широкой области концентраций и соотношений компонентов смеси;
установлены наиболее обоснованные виды аналитических зависимостей, описывающих изотермы адсорбции смеси веществ с высокой точностью;
разработан алгоритм определения параметров изотерм адсорбции органических веществ из водных растворов на активных углях;
создан метод расчета элементов матриц кинетических коэффициентов внутреннего переноса массы.
Научная новизна работы. При решении поставленных задач получены следующие результаты:
-2-.
предложены нелинейные соотношения для расчета изотеры адсорбции бинарных смесей органических веществ из водных растворов на пористых сорбентах в широком диапазоне равновесных концентрация;
разработан метод определения параметров, входящих в равновесные соотношения;
проведен анализ взаимного влияния компонентов смеси в условиях равновесия;
разработан новый алгоритм определения элементов матриц кинетических коэффициентов внутреннего массопереноса, основанный на минимизации квадратичной функции невязки;
на основе анализа численных величин, полученных при решении обратной задачи кинетики адсорбции смеси веществ, показана существенная роль перекрестных кинетических коэффициентов при совместной переносе внутри твердой фазы.
Практическая значимость работы. Научные результаты, полученные при выполнении работы, имеют следующее практическое значение:
разработана методика определения параметров изотерм адсорбции смесей органических веществ из водных растворов с удовлетворительной для практических целей точностью;
дан алгоритм расчета прямых и перекрестных кинетических коэффициентов при адсорбции из ограниченного объема в системе жидкость-твердое тело;
разработана и апробирована в опытно-промышленных условиях адсорбционная установка глубокой доочистки смеси веществ из биологически очищенных сточных вод Астраханского ГПЗ. Выданы исходные данные на проектирование промышленной адсорбционной установки производительностью 12 тыс.м8/сутки. Ожидаемый экономический эффект составляет 1766,041 руб/год.
Автор защищает следующие положения:
возможность расчета с высокой степенью точности равновесия при адсорбции бинарной смеси органических веществ из водных растворов на пористых сорбентах с помощью соотношений, отражающих сложный нелинейный характер взаимодействия компонентов смеси;
результаты разработанного алгоритма решения обратных задач кинетики адсорбции смеси веществ из ограниченного объема;
доказательство наличия существенных значений перекрестных кинетических коэффициентов внутреннего переноса массы при адсорбции смеси веществ на активных углях;
качественные особенности кинетики адсорбции смеси комлонен-
тов в сравнении с неравновесной адсорбцией одного вещества.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на Всесоюзном семинаре по равновесным и неравновесным сорбционным процессам (Киев, 1969 г.), X, ХП научных конференциях ИКХХВ им. А.В.Думан-ского АН УССР (Киев, 1967, 1990 г.г.), Всесоюзной научно-практической конференции по проблемам экологии и воздействия природного газа на организм (Астрахань, 1969 г.).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 5 печатных работ.
Об-ьем и структура диссертации. Диссертация состоит из введеки; пяти глав, выводов, списка литературы, включающего 121 источник, содержит 18 рисунков и 15 таблиц.
СТРУКТУРА РАБОТЫ