CC BY
114. Fedotov V.Kh., Koltsov N.I., Alekseev B.V., Kiperman S.L. 11 React. Kinet. Catal. Lett. 1984. V. 23. N 3-4. P. 301.
5. Кольцов Н.И., Федотов B.X., Алексеев Б.В. // Докл. РАН. 1994. Т. 337. № 6. С. 761;
Koltsov N.I., Fedotov V.Kh., Alekseev B.V. // Dokl. RAS. 1994. V. 337. N 6. P. 761 (in Russian).
6. Alekseev B.V., Koltsov N.I. // React. Kinet. Catal. Lett.
1984. V. 24. N 3-4. P. 309.
7. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука. 1974. 832 е.; Korn G., Korn T. Mathematical Handbook for Scientists and Engineers. M.: Nauka. 1974. 832 p. (in Russian).
Кафедра физической химии и высокомолекулярных соединений
УДК 543.54; 661.183
Ф.Т. Махмудов
ДИНАМИКА СОРБЦИИ ФЕНОЛА И СУЛЬФОНОЛА НА ТВЕРДЫХ СОРБЕНТАХ
(Институт химических проблем им. М.Ф. Нагиева HAH Азербайджана) e-mail: iradam@rambler.ru
Рассчитанные теоретические выходные кривые сорбции фенола и сульфонола из растворов на активированном угле КАД-йодном и анионите АВ-17-ОН при различных скоростях фильтрации удовлетворительно укладываются на экспериментальные выходные кривые, что подтверждает стационарность режима динамической сорбции в данных опытах.
Ключевые слова: динамика, сорбция, фенол, сульфонол, сорбент
Адсорбция растворенных веществ при фильтровании жидкостей через плотный слой зерен адсорбента, загруженных в колонку, представляют собой один из наиболее распространенных методов извлечения веществ из раствора. Адсорбционное динамическое фильтрование широко используется в технологии глубокой очистки промышленных сточных вод от неорганических и органических загрязнений.
Закономерности динамики сорбции фенола и сульфонола на активированном угле КАД-йодном и анионите АВ-17-ОН представляет этап сорбционного процесса, учитывающий кинетику и статику сорбции веществ, на основе чего выявляются гидродинамические и продольные факторы процесса.
Представляет интерес систематическое исследование закономерностей динамики сорбции из растворов, моделирующих состав производственных жидких отходов. Для этого были сняты выходные кривые сорбции фенола и сульфонола из модельных растворов с концентрацией С0 = 500 мг/л [(среднее модельное значение по составу производственного жидкого отхода при трех объемных скоростях фильтрации (У=5,0; 10,0; 20,0 мл/мин)] на АВ-17-ОН и КАД-йодном.
Методика получения выходных кривых взята из работ [1,2]. В опытах нужную нам скорость фильтрации раствора получали путем изменения напора жидкости над слоем сорбента. Для этой цели был использован один из вариантов сосуда Мариотта. Выходные кривые приведены на рис. 1-3.
0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1,10 У,л Рис. 1. Выходные кривые сорбции фенола из растворов с исходной концентрацией Со-500 мг/л на анионите АВ-17-ОН-форме при 3-х объемных скоростях фильтрации (V, мл/мин: 1- 5,0; 2-10,0; 3-20,0). Сплошные линии - эксперимент; пунктирные - теоретический расчет Fig. 1. Output curves of adsorption of phenol from solutions with an initial concentration of Co, 500 mg / l on AB-17-OH-form at 3-filtering volume velocities (V, ml/min: 1 - 5,0; 2-10.0; 3-20.0). Solid lines - experiment; dotted lines- theoretical calculation
Рис. 2. Выходные кривые сорбции фенола из растворов с исходной концентрацией Со-500 мг/л на активном угле КАД-
йодный (Фр, расе. 1,0-3,0) при 3-х объемных скоростях фильтрации (V, мл/мин; 1 -5,0; 2-10,0; 3-20,0). Сплошные линии - эксперимент; пунктирные - теоретический расчет Fig. 2. Output curves ofsorption of phenol from solutions with initial concentration of Co, 500 mg/l on the active carbon-iodine CR (Fr, Russ. 1.0-3.0) at 3 volume filtering velosities (V, ml/min; 1 - 5.0; 2-10.0; 3-20.0). Solid lines - experiment; dotted lines -theoretical calculation
C/Co
0 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 V, л С/Со
2
В работе В.В. Рачинского [3] были получены следующие формулы (1) и (2) выходной кривой и ширины фронта выходной кривой для стационарного фронта динамической сорбции:
а) формула ширины фронта выходной
кривой:
1-й
s _ и в 2-1
-ln-
<Pi
б) формула выходной кривой: 1
V = lJ± V0.
h p h
ln(1-^° -1 <P
(1)
(2)
0.40 0,60 0,80 1,00 V, л
Рис. 3. Выходные кривые сульфонола из растворов с исходной концентрацией Со-500 мг/л на анионите АВ-17-ОН (а), активном угле КДЦ-йодный (б) при трех объемных скоростях фильтрации (V, мл/мин; 1 -5,0; 2-10,0; 3-20,0). Сплошные линии - эксперимент, пунктирные — теоретический расчет Fig. 3. Output curves of sulfonic solutions with initial concentration of Co. 500 mg /1 on AB-17-OH (a) activated charcoal KAD-iodine (6) at the three volume filtrating velocities (V, ml/min 1 -5.
0; 2-10.0; 3-20.0). The solid lines - experiment, dotted lines -theoretical calculation
где h = 0 (Sx, -максимальная емкость сорбен-
5ос „
та, ммоль/г; g - навеска сорбента в колонке, г; С0 -исходная концентрация раствора, ммоль/мг; У0=Ь<2 - объем раствора, удерживаемого в порах колонки сорбента, мл; Ь - длина слоя сорбента в колонке, см; Q— площадь сечения фильтрации внутри слоя сорбента; и - линейная скорость потока раствора внутри колонки, см/сек; ¡3 - константа скорости диффузии, сек4; (!„ = АХУ(1 + КС0) - безразмерная константа (где К - константа адсорбционного равновесия в уравнении Ленгмюра); Ф=С/Со - безразмерная относительная концентрация (где С - концентрация сорбируемого вещества в растворе, рассчитанная на единицу длины колонки); - минимальная концентрация, регистрируемая на выходе сорбционного фильтра (концентрация проскока).
Так из указанных уравнений (1) и (2) были выведены формулы для молекулярной сорбции веществ, описываемой выпуклой изотермой Лен-гмюровского типа, когда кинетика процесса сорбции носит диффузионный характер. Эти уравнения были использованы нами для обработки полученных экспериментальных результатов.
Из экспериментальных выходных кривых на рис. 1-3 была определена ширина выходных кривых, расстояние между точками фронта с концентрациями фол и фо9, т.е. 8у=Уо59-Уол.
Для того, чтобы построить теоретические выходные кривые стационарного фронта по уравнению (1) нужно определить значения динамической константы и/р. Величину и/р можно рассчитать по формуле (2), если известны значения
й, в0 и 1п' ~ . Величину О определяли по формуле • Для этого по окончании опытов раствор фенола, находящийся в порах насыщенных колонн удаляли толуолом и определяли его объем (Ко). Далее легко были рассчитаны значения И, в0
и ln
1 -ян
П
которые внесены в табл. 1 и 2. Для кон-
кретных значений ширины фронта (8V), приведен- значения динамической константы u/р и также ных в таблицах по формуле (2), были рассчитаны внесены в табл. 1 и 2.
Таблица 1
Динамические параметры процесса сорбции фенола из растворов на КАД-йодном и анионите АВ-17-ОН
при выпуклой изотерме
Table 1. Dynamic parameters of phenol sorption from solutions on the Ring Road and iodine-AB-17-OH at convex
isotherm
Сорбенты V, мл/мин 8V, мл V0, мл Q, см2 U, см/сек S, моль/г h K 6с
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
КАД-йодный 5 10 20 490 770 825 7,3 0,384 0,1318 0,6593 0,7629 0,5444 0,0327 0,031 0,1560
АВ-17-ОН 5 10 20 300 380 480 2,3 0,383 0,1735 0,5194 0,9528 0,6412 0,0097 0,0841
Сорбенты ln1"4* <Pi U, см Р ß, сек1 G, мл Н, мин Р', сек"1 а, см Ф (V=10 мл/мин) V, мл (V=10 мл/мин)
11 12 13 14 15 16 17 18 19
КАД-йодный 1,4185 1,8229 2,8646 3,0692 0,0723 0,2301 0,2485 420 23 0,5064 1,5625 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 58,22 101,80 126,22 175,61 224,63 276,59 350,11 596,22 746,71
АВ-17-ОН 3,285 0,1011 0,1280 0,1617 1,7161 4,0578 5,8923 260 10 12,8584 0,0876 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 76,82 224,64 252,42 300,16 342,86 388,69 400,11 558,36 579,21
Таблица 2
Динамические параметры процесса сорбции сульфонола [CnH^n+iCeELtSCbNa (я=10-18)] из растворов на
КАД-йодном и анионите АВ-17-ОН при выпуклой изотерме Table 2. Dynamic parameters of sulfonol [CnH^n+iCeELtSCbNa (я=10-18)] sorption process from solutions on the ___ring ^ road and iodine-AB-17-OH at convex isotherm__
Сорбенты V, мл/мин 8V, мл V0, мл Q, см2 U, см/сек S, моль/г h K 6с
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
КАД-йодный 5 10 20 640 610 530 2,75 0,386 0,4182 0,8303 1,6975 0,1490 0.0126 0.034 0.9479
АВ-17-ОН 5 10 20 650 570 380 2,55' 0,3846 0,2876 0,5686 1,1372 0,1531 0.0114 0.27 0.9352
Сорбенты In1"*1 Ф1 U ß ,см ß, сек"1 G, мл Н, мин Р', сек-1 а, см Ф (V=10 мл/мин) V, мл (V=10 мл/мин)
11 12 13 14 15 16 17 18 19
КАД-йодный 0.4022 44.369 0.0187 670 10.5 0.0567 34.7245 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 95.39 186.47 293.83 391.78 488.16
Сорбенты ln1"44 <Pi U р 'СМ Р, сек-1 G, мл Н, мин Р', сек-1 а, см Ф (V=10 мл/мин) V, мл
11 12 13 14 15 16 17 18 19
КАД-йодный 0,6 0,7 0,8 0,9 620.19 709.16 811.49 809.96
АВ-17-ОН 0.5690 27 0.0210 740 18.5 0.0500 17.8892 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 93.45 187.66 291.78 389.93 494.48 611.16 717.43 820.46
Теоретические выходные кривые сорбции фенола и сульфонола из растворов при различных скоростях фильтрации были рассчитаны по уравнению (1). Эти кривые на рис. 1-3 указаны пунктиром. Как видно из рисунков, они удовлетворительно укладываются на экспериментальные выходные кривые, что подтверждает стационарность режима динамической сорбции в данных опытах.
ЛИТЕРАТУРА
1. Рачинский В.В. //ЖФХ. 1964. Т. 36. 9. С. 2018-2023;
Rathinskiy V.V. // Zhurn. Fizich. Khim. 1964. V. 36. N 9.
P. 2018-2023 (in Russian).
2. Рустамов C.M. Теория динамики ионообменной сорбции разновалентных ионов. Дисс. ... д. х.н. Баку. 1969. 238 е.; Rustamov S.M. Theory of dynamics of ion-exchange sorption of ions of different valency. Dissertation for doctor degree on chemical sciences. Baku. 1969. 238 p. (in Russian).
3. Рачинский ВВ. К теории стационарного фронта динамической сорбции. В кн.: Исследование в области ионообменной, распределительной и осадочной хроматографии. М.: Изд. АН СССР. 1959. С. 24-38;
Rachinskiy V.V. On theory of stationary front of dynamic sorption. In book: Studies in a field of ion-exchange, distributive and precipitaion chromatography. M.: AN SSSR. 1959. P. 24-38 (in Russian).
УДК 537.528+541.15 E.C. Бобкова, A.B. Сунгурова, А.И. Шишкина, Д.С. Краснов, В.В. Рыбкин
КИНЕТИКА РАЗЛОЖЕНИЯ ФЕНОЛА И ОБРАЗОВАНИЯ ПРОДУКТОВ ЕГО ДЕСТРУКЦИИ В РАСТВОРЕ ПОД ДЕЙСТВИЕМ РАЗРЯДА ПОСТОЯННОГО ТОКА
(Ивановский государственный химико-технологический университет) e-mail: esbobkova@isuct.ru
Изучен процесс разложения фенола в водном растворе под действием разряда постоянного тока атмосферного давления в воздухе. Эффективность разложения оказалась 0,017 молекул на 100 эВ. Основными продуктами разложения были оксифенолы, карбоновые кислоты, альдегиды и нитрофенолы. Процесс обработки сопровождался образованием перекиси водорода, снижением рН и образованием азотной кислоты. Так же были определены некоторые другие параметры разряда.
Ключевые слова: кинетика, фенол, разложение, продукты деструкции, разряд постоянного тока
ВВЕДЕНИЕ
Решение проблемы очистки воды от органических отходов имеет большое значение. Обычные методы, основанные на хлорировании или озонировании, довольно дорогие и зачастую
неэффективны. Перспективным методом является применение различных типов газового разряда, которые являются одним из так называемых передовых технологий окисления. На сегодняшний день многие устройства были протестированы для
