669 matches
-
dinamic al coloanei de adsorbție. Configurația schematică a unei coloane cu pat împachetat și aspectul curbei de străpungere caracteristică biosorbției și a celei de eluție sunt prezentate în Figura 2.2. 2.2.2.2. Curba de străpungere Curba de străpungere se obține prin reprezentarea grafică a variației concentrației funcție de timp sau de volumul de soluție trecut prin coloană. Poziția generală a unei astfel de curbe depinde de capacitatea coloanei, cu referire la concentrația soluției introduse și viteza de curgere. Pentru
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
și în consecință, interacțiunea dintre cei doi participanți la procesul de adsorbție este, de asemenea, mai mare. Se constată în acest caz o adsorbție foarte intensă, față de cazul contrar al vitezelor mari de circulare a soluțiilor prin coloană. Curbele de străpungere sunt un indiciu pentru încărcarea cu colorant care poate fi reținut din soluție într-un pat fix. În mod uzual se exprimă în termeni de concentrație normalizată, definită ca raportul concentrației colorantului față de concentrația inițială a colorantului (C/C0) funcție de
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
de concentrație normalizată, definită ca raportul concentrației colorantului față de concentrația inițială a colorantului (C/C0) funcție de timp, sau volumul de efluent (Vefl) pentru o anumită înălțime a patului. Cea mai eficientă performanță a adsorbției se obține când alura curbei de străpungere este cât mai abruptă posibil. Pentru a evalua curbele de străpungere se utilizează timpul de străpungere, apreciat prin timpul la care concentrația colorantului atinge în efluent 3% din concentrația inițială și timpul de epuizare, care este timpul la care concentrația
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
a colorantului (C/C0) funcție de timp, sau volumul de efluent (Vefl) pentru o anumită înălțime a patului. Cea mai eficientă performanță a adsorbției se obține când alura curbei de străpungere este cât mai abruptă posibil. Pentru a evalua curbele de străpungere se utilizează timpul de străpungere, apreciat prin timpul la care concentrația colorantului atinge în efluent 3% din concentrația inițială și timpul de epuizare, care este timpul la care concentrația colorantului atinge în efluent concentrația influentului. Atât timpul de străpungere, cât
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
timp, sau volumul de efluent (Vefl) pentru o anumită înălțime a patului. Cea mai eficientă performanță a adsorbției se obține când alura curbei de străpungere este cât mai abruptă posibil. Pentru a evalua curbele de străpungere se utilizează timpul de străpungere, apreciat prin timpul la care concentrația colorantului atinge în efluent 3% din concentrația inițială și timpul de epuizare, care este timpul la care concentrația colorantului atinge în efluent concentrația influentului. Atât timpul de străpungere, cât și timpul de epuizare, cresc
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
de străpungere se utilizează timpul de străpungere, apreciat prin timpul la care concentrația colorantului atinge în efluent 3% din concentrația inițială și timpul de epuizare, care este timpul la care concentrația colorantului atinge în efluent concentrația influentului. Atât timpul de străpungere, cât și timpul de epuizare, cresc cu creșterea înălțimii stratului de adsorbent. De asemenea, masa adsorbentului care formează un pat omogen fix este proporțională cu înălțimea patului și de fapt este o consecință a creșterii numărului de situsuri de adsorbție
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
fapt este o consecință a creșterii numărului de situsuri de adsorbție odată cu creșterea înălțimii, având ca rezultat o capacitate de adsorbție mai mare a coloanei 2.2.2.3. Determinarea parametrilor de repartiție și a capacității coloanei din curbele de străpungere Dacă coloanele sunt aduse în condiții de echilibru rapoartele de distribuție de echilibru ale substanțelor individuale pot fi determinate din curbele de străpungere. Evaluarea curbelor de străpungere este avantajoasă pentru specii care au rapoarte de repartiție mari și/sau specii
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
a coloanei 2.2.2.3. Determinarea parametrilor de repartiție și a capacității coloanei din curbele de străpungere Dacă coloanele sunt aduse în condiții de echilibru rapoartele de distribuție de echilibru ale substanțelor individuale pot fi determinate din curbele de străpungere. Evaluarea curbelor de străpungere este avantajoasă pentru specii care au rapoarte de repartiție mari și/sau specii prezente în concentrații inițiale mari. După atingerea echilibrului concentrația de echilibru a fazei apoase va corespunde la concentrația soluției introduse în coloană. Figura
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
2.3. Determinarea parametrilor de repartiție și a capacității coloanei din curbele de străpungere Dacă coloanele sunt aduse în condiții de echilibru rapoartele de distribuție de echilibru ale substanțelor individuale pot fi determinate din curbele de străpungere. Evaluarea curbelor de străpungere este avantajoasă pentru specii care au rapoarte de repartiție mari și/sau specii prezente în concentrații inițiale mari. După atingerea echilibrului concentrația de echilibru a fazei apoase va corespunde la concentrația soluției introduse în coloană. Figura 2.3 arată evaluarea
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
pentru specii care au rapoarte de repartiție mari și/sau specii prezente în concentrații inițiale mari. După atingerea echilibrului concentrația de echilibru a fazei apoase va corespunde la concentrația soluției introduse în coloană. Figura 2.3 arată evaluarea curbei de străpungere a unei specii pentru determinarea coeficientului său de distribuție și a numărului de talere teoretice ale coloanei. Coeficientul de distribuție Se poate calcula conform relației: (2.12) unde x este volumul patului de adsorbent, iar Vmb se obține din curba
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
unei specii pentru determinarea coeficientului său de distribuție și a numărului de talere teoretice ale coloanei. Coeficientul de distribuție Se poate calcula conform relației: (2.12) unde x este volumul patului de adsorbent, iar Vmb se obține din curba de străpungere. Cunoscând acest coeficient pentru doi compuși diferiți, se poate aprecia dacă, utilizând o anumită coloană, ei pot fi separați. Pentru doi constituenți A și B se determină DA și DB. Dacă DA/DB1 rezultă o separare incompletă. Numărul de talere
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
teoretice: L=NH (2.13) în care L este lungimea coloanei (cm), N numărul de talere teoretice, H înălțimea unui taler teoretic. O coloană eficientă trebuie să conțină un număr mare de talere teoretice. (2.14) Capacitatea coloanei Curbele de străpungere pot fi de asemenea utilizate pentru determinarea capacității coloanei (mvali pe mL volum de pat). Capacitatea coloanei poate fi determinată prin intermediul soluției de alimentare care conține o anumită substanță, urmărind în timp când concentrația sa în eluat egalează concentrația soluției
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
ale ecuațiilor diverselor modele aplicate. Este necesară suprapunerea curbele experimentale cu cele teoretice, calculate, iar eroarea medie procentuală (APE) calculată conform Ecuației (2.71) reflectă această concordanță cu referire la raportul C/C0 utilizat la reprezentarea grafică a curbelor de străpungere. În continuare se vor prezenta câteva modele frecvent utilizate pentru studiul adsorbției pe coloană conform unor lucrări semnificative din literatura de specialitate (Aksu, 2005; Hamdaoui, 2006). 2.3.3.1. Modelul Bohart și Adams Modelul Bohart și Adams este utilizat
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
frecvent utilizate pentru studiul adsorbției pe coloană conform unor lucrări semnificative din literatura de specialitate (Aksu, 2005; Hamdaoui, 2006). 2.3.3.1. Modelul Bohart și Adams Modelul Bohart și Adams este utilizat pentru descrierea părții inițiale a curbei de străpungere. Forma liniarizată a modelului este dată de Ecuația (2.72). (2.72) în care kBA este constanta cinetică Adams-Bohart (L mg-1 h-1), N0 este concentrația de saturare (mg L-1), Z - înălțimea patului (mm), U0 - viteza liniară (mm h-1) și
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
kBA și N0 se pot determina din reprezentarea grafică a valorii ln[(C0/C)-1] față de t la o viteză de curgere dată și înălțime a patului. 2.3.3.2. Modelul BDST (bed depth service time) Valoarea timpului de străpungere obținut pentru diferite înălțimi ale patului și viteze de curgere utilizate într-un studiu se introduc în relația corespunzătoare BDST (bed depth service time) dezvoltată de Hutchins: (2.73) în care tb este timpul de străpungere (h), N0 capacitatea de
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
time) Valoarea timpului de străpungere obținut pentru diferite înălțimi ale patului și viteze de curgere utilizate într-un studiu se introduc în relația corespunzătoare BDST (bed depth service time) dezvoltată de Hutchins: (2.73) în care tb este timpul de străpungere (h), N0 capacitatea de sorbție (mg L-1), C0 concentrația inițială (mg L-1), U0 viteza fluidului superficial (mm h-1), Z este înălțimea patului fix (mm), Z0 este lungimea zonei de transfer de masă a patului dinamic (mm) care este
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
care adsorbentul este parțial saturat. Acest ultim parametru corespunde la înălțimea critică a patului, definită ca înălțimea minimă teoretică a adsorbentului, suficientă pentru a preveni o eliminare timpurie a colorantului în soluția de efluent. Conform Ecuației (2.73) timpul de străpungere depinde de parametrii 1/C0, 1/U0 și Z. Se reprezintă grafic timpul de străpungere față de înălțimea stratului la diferite viteze de curgere obținându-se o dreaptă, iar un coeficient de corelație > 0,99 indică validitatea modelului BDST. Capacitatea de
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
ca înălțimea minimă teoretică a adsorbentului, suficientă pentru a preveni o eliminare timpurie a colorantului în soluția de efluent. Conform Ecuației (2.73) timpul de străpungere depinde de parametrii 1/C0, 1/U0 și Z. Se reprezintă grafic timpul de străpungere față de înălțimea stratului la diferite viteze de curgere obținându-se o dreaptă, iar un coeficient de corelație > 0,99 indică validitatea modelului BDST. Capacitatea de adsorbție a patului pe unitatea volumului de pat, N0, se calculează din panta reprezentării BDST
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
Vef la o viteză de curgere dată. 2.3.3.4. Modelul Wolborska Un model bazat pe ecuația generală a transferului de masă pentru mecanisme de difuzie a fost propus de Wolborska (1989) în domeniul concentrațiilor scăzute a curbei de străpungere. Transferul de masă în cazul sorbției în pat fixat a fost descris prin ecuațiile: (2.76) (2.77) în care Cs este concentrația solutului la interfața solid/lichid (mg L-1), D coeficientul de difuzie axial (mm2 h-1), v viteza
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
de migrare a frontului stării staționare satisface relația cunoscută ca legea lui Wicke: (2.80) Reprezentarea ln(C/C0) față de t poate da informații asupra acestui model, care în general se aplică datelor experimentale corespunzătoare părții inițiale a curbei de străpungere. Pot fi estimați parametrii caracteristici: capacitatea maximă de sorbție (N0) și coeficientul cinetic al transferului de masă (βa). Valorile corespunzătoare N0 și βa se calculează din reprezentarea grafică a ln(C/C0) față de t (vitezele de curgere și înălțimile patului
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
model relativ simplu a fost elaborat de Yoon și Nelson (Yoon și Nelson, 1984) pentru un sistem monocomponent exprimat prin: (2.81) în care kYN este constanta de viteză Yoon și Nelson (h-1), t1/2 este timpul necesar pentru o străpungere de 50% a adsorbatului (h) și t este timpul (h). Calcularea curbelor de străpungere teoretice pentru sistemele cu un singur component necesită determinarea parametrilor kYN și t1/2 pentru adsorbat. Aceste valori pot fi determinate din datele experimentale obținute. Se
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
pentru un sistem monocomponent exprimat prin: (2.81) în care kYN este constanta de viteză Yoon și Nelson (h-1), t1/2 este timpul necesar pentru o străpungere de 50% a adsorbatului (h) și t este timpul (h). Calcularea curbelor de străpungere teoretice pentru sistemele cu un singur component necesită determinarea parametrilor kYN și t1/2 pentru adsorbat. Aceste valori pot fi determinate din datele experimentale obținute. Se reprezintă grafic ln[C/(C0-C)] față de timp, conform Ecuației (2.81). Confirmarea faptului că
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
kYN și interceptul t1/2kYN. Simplitatea modelului constă și în faptul că nu necesită detalii cu privire la caracteristicile adsorbatului, tipul de adsorbent și proprietățile fizice ale stratului de adsorbent. 2.3.3.6. Modelul Clark O altă simulare a curbelor de străpungere a fost realizată de Clark (1987) care se bazează pe utilizarea conceptului transferului de masă în combinație cu izoterma Freundlich: (2.82) în care n este parametrul Freundlich iar A și r sunt constante Clark: (2.83) și r = KCC0
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
70șC, timp de 24 ore (Ahmad și al., 2009b; Özacar și Sengil, 2005a). Dimensiunea particulelor de adsorbent are o influență semnificativă asupra cineticii adsorbției. Influența mărimii particulelor furnizează informații importante pentru utilizarea optimă a adsorbentului și asupra naturii curbelor de străpungere. Viteza de adsorbție pe suprafața unui solid variază cu aria suprafeței, pentru o masă constantă de adsorbent. Capacitatea de adsorbție este direct proporțională cu suprafața expusă totală și invers proporțională cu diametrul particulei pentru adsorbenții neporoși. Prezența unui număr mare
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
valori sunt mai mari în cazul materialului prehidrolizat, comparativ cu cel original (Figura 3.21). Pentru adsorbția Albastrului de metilen pe rumeguș de cedru s-au testat o serie de modele de adsorbție pe coloană, pentru a determina curbele de străpungere la diferite înălțimi ale patului și viteze de curgere (Hamdaoui, 2006b). Au fost aplicate modelele cinetice Bohart și Adams, BDST, Clark, Wolborska, Yoon și Nelson pentru a calcula curbele de străpungere și a determina parametrii caracteristici ai coloanei utili în
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]