základy procesního inženýrství - Vysoká škola báňská - Technická ...

3 Hydromechanické operace
ρ F Y 1 +(1-ε) ρ S X 1 ]. Lože se postupně zaplňuje adsorbtivem a jestliže mimovrstvová rychlost tekutiny je
u 0 , rychlost postup čela nasyceného lože je
u0
u1
=
ρ S ( ) ( )
( )
[ X * Y1
− X * Y 0 ]
ε + 1−
ε
ρ F Y1
− Y0
V případě, že pracujeme při nižších koncentracích, kde lze předpokládat jednoduchou lineární sorpční
rovnováhu, zjednoduší se to na
u0
*
u1 =
pro X = k Y .
ρ S
ε + ( 1− ε ) k
ρ F
Čelo dosáhne konce délky L adsorpční vrstvy za čas
L
t
1
=
u1
a tím je adsorpce ukončena. Ve skutečnosti není rychlost přenosu látky mezi tekutinou a sorbentem
nekonečně rychlá a bývají tam i další neideality, takže čelo adsorpční vlny není ostré, avšak rychlost
jejího postupu to neovlivní. Sledujeme-li rozložení adsorbované látky v adsorpční koloně, můžeme
tam pozorovat adsorpční frontu. Sledujeme-li výstup látky z kolony v čase, objeví se tam okolo času
t 1 průnik (průraz).
2. vyplachování vrstvy čistou tekutinou, např. po zpětném snížení koncentrace z Y 1 na Y 0 . Snadno se
dá odvodit, že rychlost postupu čela vypláchnuté vrstvy je shodná jako výše uvedená rychlost postupu
vrstvy u 1 .
3. chromatografie využívá rozdílné rychlosti postupu látek s odlišným poměrem X * /Y. Pro nízké
koncentrace je tento poměr téměř nezávislý na koncentraci. Jestliže vneseme nějakou směs pulsně do
proudu nosné tekutiny (kapalinová nebo plynová chromatografie), objeví se na výstupu z lože
(chromatografické kolony) jednotlivé její složky v různých časech t 1 . Tento čas i velikost výstupního
„píku“, indikovaného vhodným detektorem, můžeme experimentálně zjistit pro danou
chromatografickou kolonu při daném průtoku vnesením známého množství čisté látky.
K indikovanému množství vystupující látky můžeme tedy podle signálu detektoru podle doby
průchodu kolonou přiřadit kvalitativní složení nástřiku a podle výšky píků i kvantitativní množství
jednotlivých složek.
Adsorbéry s pohyblivým ložem
Jinou možností je použít míchané adsorbéry, ve kterých se tekutina adsorbuje do pohybujících se
částic sorbentu. Míchání může být zajištěno mechanickými míchadly, proudem samotné tekutiny
fluidovanou vrstvou částic sorbentu nebo pomocnou tekutinou, např. promícháváním suspenze
sorbentu v kapalině airliftem pomocí plynu. Pokud je takové zařízení provozováno vsádkově, stoupá
nasycení současně ve všech částicích sorbentu. Takový proces se dá kontinualizovat, pokud průběžně
odebíráme z lože částice sorbentu a přivádíme částice regenerované. Mnoho zařízení podobného typu
se používá i tam, kde je adsorpce jen jedním krokem, sloužícím pro uvedení tekutiny do styku
s částicemi, například v reaktorech s heterogenními katalyzátory.
Regenerace sorbentů
Samotným vyplachováním dostaneme do tekutiny adsorbtiv v nízké koncentaci. Můžeme však
vyplachování zlepšit posunem sorpční rovnováhy zvýšením teploty, nebo snížením celkového nebo
parciálního tlaku. Klasickým příkladem je odstranění nepolárního adsorbátu pomocí vodní páry. Pára
zvyšuje teplotu a svou přítomností snižuje parciální tlak sorbované látky nad vrstvou. Výhodné je to
tehdy, kdy adsorbát je za nižších teplot látka, nerozpustná ve vodě. Po kondenzaci páry se nepolární
složka vydělí jako čistá kapalina. Střídání adsorpce a desorpce se dá využít k získávání čistých látek
nejlépe s použitím proměnného tlaku.
74