Введение к работе
Акту.альность_пр^блемы. Результаты работ в области теории динамики сорбции и хроматографии Всегда имели важное практическое применение в изучении природных процессов - движения и распределения веществ в почвах, растениях и других объектах. Особую актуальность исследования и моделирование процессов переноса веществ в природных условиях приобретают в связи с обострением экологических проблем, связанных с миграцией и распределением химических загрязнений и радионуклидов в агроэкосистемах. Исследования кинетики и динамики сорбции тесно связаны также с применением сорбционннх процессов в химической технологии для очистки, анализа и разделения веществ. Решение этих проблем способствует более эффективному использованию явления сорбции при решении технологических и экологических задач. Тема диссертационной работы связана- с дальнейшим развитием многолетних, раоат кафодры применения изотопов и радиации в сельском хозяйстве ТСХА по теории динамики сорбции и хроматографии. Работа выполнена в соотватотвии с координационным планом НИР АН СССР по проблеме "Хроматография" на 1986-1990 гг., работа зарегистрирована во ВНТинформцентро - N гос. регистрации 01.85.0.081276.
Шдь^эаботы. Данная диссертация посвящена дальнейшему развитию теоретических и экспериментальных исследований в области фронтальной ионообменной динамики сорбции и хроматографии. Основная цель состояла в феноменологическом описании фронтальной динамики сорбции многокомпонентных систем в смешаннодиффузионной области при ленгмюровской изотерме.В результате выполненной" работы удалось более глубоко, чем это делалось раньше, проработать и вияснить ряд закономерностей совместного действия таких основных фізико - химических факторов в процессах динамики сорбции как ишкняя и внутро
ЫЛУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА ]
{ Моск. сольскохоз. академии {
нняя диффузия, относительное сродство ионов к обменнику, а также исследовать роль продольных эффектов в размытии концентрационных фронтов.
Нау_чная_новизна. В аналитическом виде получены приближенные решения задачи фронтальной динамики сорбции двух- и трехкомпонент-ных смесей при совместном действии таких размывающих факторов, как внешне - и внутридиффузионная кинетика, продольные эффекты. Проанализированы закономерности межфазных, межкомпонентных соотношений концентраций в хроматографичвских фронтах. С помощью аппроксимирующих функций получены в аналитическом виде и исследованы фронтальные распределения сорбирующихся компонентов. Исследованы зависимости коэффициентов межфазного массообмена внутридиффузионного и внешнедиффузнойного типа, а также коэффициента продольного мас-сопереноса от величин входной концентрации, процента давинилбензо-ла в ионообменной смоле, зернения смолы, величины свободного пространства в колонке ионита. Сделаны выводы о влиянии на лимитирующую стадию процесса количества компонентов на входе, их концентрации. Дана оценка границ применимости кинетического уравнения внешнедиффузионного типа с эффективным коэффициентом аддитивного характера.
Практическая_ценность_работы. Экспериментальные данные дают возможность оценки границ лимитирующих стадий процесса при изменениях концентрации исходных веществ,зернения и степени сшивки ионообменных смол. Результаты работы можно применить для расчета и ин-тесификации ионообменных технологических процессов. Провиденные исследования могут быть использованы также для изучения движения и распределения веществ в почвах и растениях. Впарвие получены приближенные аналитические решения задач фронтальной динамики сорбции двух- и трехкомпонентных смесей при совместном действии размываю-
идах факторов для любых соотношений кинетических коэффициентов и начальных концентраций веществ. Полученные зависимости позволяют, не прибегая к громоздким вычислениям, получать решения задач динамики сорбции многокомпонентных систем, в смешаннодиффузионной области для стационарной стадии движения фронтов.
Ня2Чше_полокения_вындси№е_на_защитх: і Получение приближенного аналитического решения задачи динамики сорбции двух- и трех-компонентных смесей с использованием аппроксимирующих функций при смешаннодиффузионной кинетике в режиме стационарного фронта для ленгмюроподобных изотерм и различных соотношений кинетических и динамических параметров; 2) исследование области влияния того или иного лимитирующего механизма в аависимости от начальных условий; 3) использование разработанной модели для интерпретации результатов , полученных в ионообменной хроматографии.
Апробация_вбдты. Результаты работы доложены на шестой Всесоюзной конференции по ионному обмену (Воронеж, 198ь).
Публикации. По материалам работы имеется 10 публикаций.
СтЕу.ктща_и_объем_диссвртации. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, списка литературы, насчитывающего 197 библиографических ссылок, приложения. Работа изложена на 216 страницах машинописного текста, содержит Т таблиц и 44 рисунка.
0сновше_оо^значениях_принятые_в_работе. п,<р - линейная и безразмерная концентрации сорбируемого вещэства в жидкой фазе; К,-в - линейная и безразмерная концентрации сорбируемого вещества в твердой фазе (ионите); и - средняя скорость движения раствора; v - скорость перемещения стационарного фронта; п -распределительное (ионное) отношение; р - коэффициент м.чссаобмена внешне — (г) или внутридиффузионного (а) типа; D* - эффективный коэффициент продольного массопореноса; G - безразмерный дігаамичвс-