Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Беккер Е. -> "Обогащение урана" -> 35

Обогащение урана - Беккер Е.

Беккер Е. Обогащение урана — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 320 c.
Скачать (прямая ссылка): obogoshenieurna1983.djvu
Предыдущая << 1 .. 29 30 31 32 33 34 < 35 > 36 37 38 39 40 41 .. 136 >> Следующая

85
При данной температуре заполнение поверхности [3.47, 3.130, 3.131] определяется по формуле
05 = о/ат, (3.80)
где а — объем молекул, адсорбированных единичным объемом сорбента: ат — объем, соответствующий полному мономолекуляр-иому слою. При монослойной адсорбции 0,^1 означает долю поверхности, заполненной слоем; a=nvrVm/4 и am = S0Vm]/ где п, v, So, т определяются формулами (3.1), (3.2), (3.16), (3.79),
давление паров адсорбата ниже Ps . Для каждого типа шкала. При очеиь низких степенях замещения изотермы
(зафн Генри) [3.131]
Рис. 3.9. Пять типов изотерм по Брунауэру.
Вертикальная пунктирная линия соответствует Р — ~Pgi т. е. давлению насыщающих паров. Тип I соответствует изотерме
Ленгмюра для монослойной адсорбции; // и III — изотермам Брунауэ-ра — Эммета—Теллера для многослойной адсорбции соответственно при Со>2 и Со<2; /V и V ограничиваются для высоких значений 0 вследствие капиллярной конденсации, когда изотерм выбрана произвольная оказываются почти линейными
a Vm—объем сорбированной молекулы. Заполнение поверхности 0., как функция давления определяется изотермой адсорбции газа на пористом материале (рис. 3.9), например изотермой Брунауэ-ра — Эммета— Теллера [3.131] для свободной плоской поверхности
05 = c0xj[{\ — х) (1 — х с0*)]; x = P/Ps. (3.81) В уравнении (3.81) Ps означает давление насыщающих паров и c0 = exp[-(Qa-QL)/RT], (3.82)
где Qa и Ql — теплота адсорбции молекул в первом и последующих слоях, причем QL предполагается равной теплоте конденсации. Структура адсорбированных слоев сильно зависит от значения Со [3.131]. Если со> 100 (Q„<Ql), то заполненная часть поверхности больше 0,9 при 0Я=1; при адсорбции формируется мономолекулярный слой на поверхности вплоть до высоких значений отношения P/Ps (см. рис. 3.9), изотерма типа II в этом случае остается близкой к изотерме Ленгмюра I. В то же время, если Со<10,01 (Qq>Ql), то заполненная часть поверхности оказывается меньше 0,1 при 0.,= 1; адсорбция будет многослойной даже при низких значениях отношения Р/Ря, и это обстоятельство может быть существенным в сужениях пор, где может начинаться капиллярная конденсация (тогда давление паров адсор-
86
бата Р„ становится ниже давления насыщающих паров Р, вследствие отрицательного гидростатического давления, создаваемого компонентами напряжений искривленных менисков, образующихся в сужениях пор [3.130].
Пока процесс адсорбции считается локализованным, его влияние на диффузионные фильтры выражается, во-первых, в уменьшении радиуса пор или закупорке пор, что влияет сильнее на поры меньшего радиуса, п, во-вторых, в изменении коэффициента аккомодации (см. разд. 3.1.3; [3.132]) вследствие отклонения траекторий сталкивающихся со стенкой молекул в поле сил с измененной потенциальной энергией, если QL?=Qa [см. формулу {3.82)]. В результате эти два эффекта приводят к изменению проницаемости пористых фильтров в противоположных направлениях: проницаемость уменьшается из-за уменьшения радиуса пор, но увеличивается па 30-—40% для кнудсеновского потока, или для потока в слое Кпудсена, пз-за сокращения доли обратно отраженных молекул (см. разд. 3.1.3). Второй из этих эффектов не зависит от радиуса поры; его наблюдали Фейн и Браун [3.76] в опытах по разделительной эффективности случайно загрязненного масляной пченкой стеклянного капилляра. Увеличение коэффициента Рк привело к уменьшению характеристического давления Рг, определенного формулой (3.66).
Наличие градиента давления или температуры вызывает переход от локализованной к подвижной адсорбции или поверхностной диффузии, которая также может сильно. увеличивать проницаемость очень тонких пор и заметно влиять на разделительную эффективность пористых фильтров.
Поверхностная диффузия. В процессе поверхностной диффузии существенную роль играет энергия теплового движения адсорбированных молекул в сравнении с энергетической неоднородностью поверхности сорбента. Предположим, что все места локализации адсорбируемых молекул обладают одинаковой потенциальной энергией Q„ и что они разделены энергетическим барьером с энергией E<cQn• В этой простой модели имеют место два случая: а) если E<cRT, то адсорбированные молекулы ведут себя как двумерный газ, скользящий по поверхности, независимо от того, как высока энергия Q„; б) если E>RT, то преобладает процесс перескока между местами локализации сорбируемых молекул, причем энергия активации этого процесса равна Е [3.133].
а. Двумерный газ адсорбированных молекул при малых степенях заполнения поверхности ведет себя в соответствии с кинетической теорией аналогично трехмерному газу. При малых степенях заполнения поверхности, когда действует закон Генри (см. рис. 3.9), коэффициент поверхностной диффузии D„ связывающий плотность поверхностного потока J, с градиентом поверхностной плотности da/dx по закону Фика (3.46), определяется равенством [3.134]
Ds=X]/2)vK, (3-83)
87
аналогичным равенству (3.24) для коэффициента самодиффузии Dn. Таким образом, коэффициент поверхностной диффузии Ds обратно пропорционален VМ\ поверхностная диффузия приводит к разделению, и плотность поверхностного потока пропорциональна плотности газофазного кнудсеновского потока JK [3.135, 3.136J. Такой разделяющий поверхностный поток увеличивает молекулярный поток через пористый фильтр.
Предыдущая << 1 .. 29 30 31 32 33 34 < 35 > 36 37 38 39 40 41 .. 136 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed