Сорбционные процессы

Динамика адсорбции.
При линейных изотермах сорбции, в 
соответствии с приведенным выше допущением, компоненты смеси 
сорбируются независимо и фронт каждого из них передвигается по слою со 
своей характерной скоростью, определяемой уравнением (1.21). Расчет ведут 
по скорости движения целевого компонента, присутствие которого в 
очищенном газе не допускается. 
Для выпуклых изотерм адсорбции модели и решения представлены 
только для изотермической динамики адсорбции. Математическая модель по 
форме не отличается от модели (М3), но, конечно, намного сложнее, так как 
для каждого компонента смеси должны быть записаны все уравнения 
модели. Отмечается, что прямой расчет невозможен и вычисления проводят 
путем последовательных приближений. 
Феноменологию процесса, следуя Дубинину и Явичу, принято 
рассматривать в квазистационарном приближении. На рис.1.24 приведены 
кривые 
распределения 
концентраций 
адсорбатов 
в 
потоке 
для 
двухкомпонентной смеси. На этом рисунке сплошная линия отвечает 
распределению концентраций лучше сорбирующегося компонента, а 
пунктирная – компонента, сорбирующегося хуже. Отметим, что фронт хуже 
сорбирующегося компонента всегда опережает фронт компонента, который 
адсорбируется лучше. В зоне ОА слой равновесно насыщен обоими 
компонентами при концентрациях в потоке С
01 
и С
02
, отвечающих их 

---

59 
С
или
С
1
2
С
2
С
1
0
А
B
С
D
X
С`
1
С
Рис.1.24.Кривые распределения концентраций в объемной фазе 
адсорбента для адсорбции бинарной смеси. 
содержанию в газе, поступающему на очистку. В зоне АВ происходит 
падение концентрации компонента 2 из-за его адсорбции. В этой же зоне 
концентрация хуже сорбирующегося компонента 1 возрастает до значения 
С’
01
> C
01
. Рост концентрации связан с вытеснением компонента 1 
компонентом 2 в зоне АВ. Зона ВС насыщена первым компонентом, а его 
адсорбция происходит в зоне СД. 
0
А
B
С
D
X
X
X`
1
X
12
X
21
Рис.1.25. Кривые распределения концентраций в фазе адсорбента при 
адсорбции бинарной смеси компонентов. 
На рис.1.25 изображены кривые распределения концентраций в фазе 
адсорбента. Из сопоставления рис.1.24 и рис.1.25 видно, что адсорбция 
первого, хуже сорбирующегося компонента, определяется его свойствами, 
вытекающими из индивидуальной изотермы адсорбции этого вещества. 
Единственное, хотя и очень существенное отличие от индивидуальной 
адсорбции, состоит в том, что эти свойства соответствуют не концентрации 
С
01
, 
в которой этот компонент присутствует в потоке, а концентрации С’
01
, 

---

60 
превышающей исходную на величину ∆С = С’
01
– С
01
из-за вытеснения 
первого компонента вторым в зоне 0А. Адсорбция второго компонента 
определяется свойствами, которые определяются совместной адсорбцией 
второго и первого компонентов.
Обычно концентрация вещества в объемной фазе значительно меньше 
величины адсорбции. Поэтому для квазистационарного перемещения 
фронтов можно записать: 
U
1
= WC’
01
/X’
1
(C’
01
) (1.36) 
U
2
= WC
2
/X
21
(1.37)
В этих уравнениях U
1
и U
2
– скорости движения первого и второго фронтов 
адсорбции. 
Скорость движения фронта вытеснения первого компонента из зоны 
сорбции второго, очевидно, равна скорости движения фронта сорбции 
второго компонента. Поэтому можно записать: 
U
2
= WС 
2
/Х
21
= W(С’
1
– С
01
)/(Х′
01
(С’
01
) – Х
12
) (1.38) 
Совместное 
решение 
уравнения 
(1.38) 
и 
уравнения 
изотермы 
индивидуальной адсорбции первого компонента позволяет определить 
концентрацию этого компонента в объемной фазе и равновесную ей 
величину его адсорбции. После этого находятся скорость движения фронта 
первого компонента. 
Предельная возможность слоя определяется тем, какой из компонентов 
смеси является целевым. Если это первый компонент смеси, то ее вычисляют 
из уравнений (1.23) и (1.36). Если второй – из уравнений (1.23) и (1.37).