химический каталог




Курс физической химии. Том I

Автор Я.И.Герасимов

(«ВИХРЕВАЯ» ДИФФУЗИЯ) . Движение потока газа через колонку с насадкой происходит так, что зерна насадки хотя бы частично омываются этим потоком и даже при медленном ламинарном движении это приводит К «завихрениям» потока газа вокруг зереи иасадки, что также ведет К размыванию полосы. Поток движется около зерна диаметром d3 в течение времени,

d3

равного приблизительно —- где и—линейная скорость газа. В соответствии

с уравнением Эйнштейна (78) квадрат смещения, вызываемого омыванием зерен газом и близкого по величине К диаметру зерен d3, Т. е. d , пропорционален коэффициенту «вихревой» диффузии и времени d3/u:

dl-DB-^- (80)

и

Отсюда

DB — а\и = Ыяи (80а)

где X—коэффициент пропорциональности, ие зависящий ?т скорости и газа. Таким образом, в отличие от коэффициента продольной д^ффузяи Dn коэффи-цяент «вихревой» диффузии DB зависит ОТ скорости и газа; а имеиио пропорционален этой скорости.

Массообмен с неподвижной фазой. Если для упрощения пренебречь процессами диффузий в порах зерен насадки (так называемой внутренней диффузией), что справедливо для крупнопористых адсорбентов и носителей, то надо все же еще учесть, что в реальном процессе адсорбция и десорбция иа поверхности неподвижной фазы происходят с конечной скоростью, т. е. в течение некоторого, причем разного времени. Это также ведет К размыванию полосы. Простейшее уравнение кинетики массообмена газа с неподвижной фазой имеет вид:

do

(81»

где с—концентрация в газовой фазе, t—время, aft—константа скорости мас-сообмена. Интегрирование этого уравнения дает

1 с0

k =• -— In (82)

t с

где c9—начальная концентрация для t~0. Из этого выражения видно, что \Jk представляет время, в течение которого концентрация изменяется в е раз. В течение этого времени при линейной скорости потока газа и молекулы данного компонента (не участвующие в обмене с неподвижной фазой) переместятся \ потоке газа на расстояние

Д « — и (83)

что и вызывает размывание полосы за счет конечной кинетики массообмена.

Это смещение Д удобно представить также как некоторый диффузионный процесс (эквивалентный по результатам фактическому процессу массообмена) с коэффициентом «диффузии массообмена» DM. В соответствии с уравнением Эйнштейна (78) для смещения в этом процессе за время Щ получаем:

Да я 2DM 4" (84)

я

, - ? м

к

Учитывая выражение (83), отсюда получаем:

— = 2ZX

или

DM = Bua (85)

где 5—коэффициент пропорциональности, зависящий от константы скорости массообмена (и толщины пленки неподвижной жидкости), но не зависящий от скорости газа. Следовательно, коэффициент диффузии, эквивалентной массо-обмену с неподвижной фазой, пропорционален квадрату линейной скорости потока газа. В случае газо-жидкостной хроматографии массообмен включает процессы адсорбции на поверхности жидкости, проникновения через поверхность, диффузии в толщу пленки жидкости, адсорбции на поверхности носителя и соответствующие обратные процессы перехода в газовую фазу. Влияние всех этих процессов отражает эффективный коэффициент DM.

Таким образом, сложные процессы в колонке мы характеризовали тремя коэффициентами диффузии—продольной (Dn), вихревой (DB) и эквивалентной задержке массообмена (Du). Коэффициент общей эффективной диффузии равен:

D3 = Dn-f-DB+DM (86)

Подставив сюда значения Dn из выражения (79), DB из выражения (80а) и DM из выражения (85), получаем

D3 = yD + \du -f Su3 (87)

Это уравнение показывает, что коэффициент эффективной диффузии является сложной функцией линейной скорости и потока газа.

Теперь можно учесть влияние эффективной диффузии на размывание хроматографической полосы и получить соответствующее уравнение хроматографической кривой c=f(x, t), где с—концентрация компонента в газе, х—рас-стоиние от входа в колонку, a t—время.

Дифференциальное уравнение Фика для молекулярной диффузии имеет

вид:

^ дс

D — = — (88

дх* dt

Интегрирование этого дифференциального уравнения приводит к кривой Гаусса:

(Д*)А

4Dt

(89)

'ЫАКС.

г.О

где с—концентрация, соответствующая значениям х и t в данной точке кривой размывания c=f(x, t), сыакс,—значение концентрации с в максимуме кривой размывания, а Ах—полушириJ ь макс

на этой кривой на высоте, равной с/смакс>.

0,368

МАКС."

Как мы видели, в газо-хромато графической колонке, кроме молекулярной диффузии вдоль потока газа, происходят еще процессы переноса молекул интересующего нас компонента со струями газа, омывающими зерна насадки (вихревая диффузия), и процессы массообме-на с неподвижной фазой. Выше было показано, что все эти процессы вместе можно описать как эффективную диффузию с коэффициентом D3. Это дает нам возможность использовать для кривой размывания c=f(x, t) интеграл уравнения

диффузии, т. е. формулу Гаусса (89), введя в нее вместо коэффициента молекулярной диффузии D коэффициент эффективной диффузии D3:

= е

(89а)максЭто уравнение Гаусса, где Ах—значение смещения относительно среднего значения х (при с=смакс.)> т. е. величина полуширины

страница 213
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229

Скачать книгу "Курс физической химии. Том I" (6.03Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
тумба сфера 55 под умывальник erica-55, белый глянец
ремонт катализаторов hyundai
аренда плазменного экрана
010.070800.016

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(04.12.2016)