Кинетический расчет сорбции этилового спирта на углеродных материалах

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Изучена кинетика сорбции этанола на активированном нефтяном коксе с удельной площадью поверхности 1218 м2/г и гидроантраците (4.87 м2/г). Лимитирующей стадией сорбции для гидроантрацита является внешняя диффузия, коэффициент диффузии при 293 К равен 5.87×10–10 м2/с, толщина диффузионного слоя – 169 мкм. Для высокопористого активированного нефтяного кокса лимитирующая стадия меняется по мере протекания процесса сорбции. В первые 5 мин процесса скорость сорбции определяется внешним массопереносом, затем на участке от 5 до 15 мин как внешняя, так и внутренняя диффузия вносят значительный вклад в общую скорость процесса, с 15 минут до достижения равновесия основной вклад в скорость процесса вносит внутренняя диффузия. Коэффициенты внешней диффузии на участке от 5 до 15 мин и внутренней диффузии на участке от 15 мин до достижения равновесия равны 5.87×10–10 и 2.89×10–11 м2/с. Энергия активации для гидроантрацита составила 20.03±5.31 кДж/моль, для активированного нефтяного кокса на первом участке – 18.68±3.25, на втором участке – 78.71±34.19 кДж/моль.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. А. Царева

Санкт-Петербургский горный университет

Author for correspondence.
Email: kudinovaancka@yandex.ru
Russian Federation, Санкт-Петербург

Т. Е. Литвинова

Санкт-Петербургский горный университет

Email: kudinovaancka@yandex.ru
Russian Federation, Санкт-Петербург

Д. И. Гапанюк

Санкт-Петербургский горный университет

Email: kudinovaancka@yandex.ru
Russian Federation, Санкт-Петербург

Л. С. Роде

Санкт-Петербургский горный университет

Email: kudinovaancka@yandex.ru
Russian Federation, Санкт-Петербург

М. Е. Полторацкая

Санкт-Петербургский горный университет

Email: kudinovaancka@yandex.ru
Russian Federation, Санкт-Петербург

References

  1. Bandosz T.J., Jagiello J., Schwarz J. et al. // Langmuir. 1996. V. 12. P. 6480.
  2. Baran P., Jodlowski G., Krzyżanowski A. et al. // Geology, Geophysics and Environment. 2014. V. 40. № 3. P. 261.
  3. Lebedev A.B., Utkov V.A., Khalifa A.A. // J. of Mining Institute. 2019. Vol. 237. P. 292.
  4. Behera S.K., Kim J.H., Guo X. et al. // J. of Hazardous Materials. 2008. V. 153. № 3. P. 1207.
  5. Delgado J.A., Águeda V.I., Uguina M.A. et al. // Separation and Purification Technology. 2015. V. 149. P. 370.
  6. Cheremisina O.V., Cheremisina E., Ponomareva M.A. et al. // J. of Mining Institute. 2020. V. 244. P. 474.
  7. Omnia A., Mohamed S. // Turkish Journal of Chemistry. 2017. V. 41. № 6. P. 967.
  8. Oguz E.F., Kopac T. // Intern. J. of Chemical Reactor Engineering. 2019. V. 17. № 5. P. 1.
  9. Li Z., Wu L., Liu H. et al. // Chemical Engineering Journal. 2013. V. 228. P. 925.
  10. Allen S.J., Gan Q., Matthews R. et al. // Bioresource Technology. 2003. V. 88. P. 143.
  11. Zubkova O.S., Pyagay I.N., Pankratieva K.A. et al. // J. of Mining Institute. 2023. V. 259. P. 21.
  12. Wang S., Li H. // Dyes and Pigments. 2007. V. 72. № 3. P. 308.
  13. Silvestre-Albero A., Silvestre-Albero J., Sepulveda-Escribano A. et al. // Microporous and Mesoporous Materials. 2009. V. 120. № 1–2. P. 62.
  14. Sergeev V.V., Cheremisina O.V., Fedorov A.T. et al. // ACS Omega. 2022. V. 7. № 3. P. 3016.
  15. Avramenko T.G., Khutoryanskaya N.V., Mikhalyuk O.V. et al. // Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 2016. V. 52. № 4. P. 313.
  16. Shimizu K., Takanohashi T., Iino M. // Energy and Fuels. 1998. V. 12. № 5. P. 891.
  17. Sergeev V., Balandinsky D., Romanov G. et al. // Arab J. of Basic and Applied Sciences. 2023. V. 30. № 1. P. 299.
  18. Musah M., Azeh Y., Mathew J. et al. // Caliphate Journal of Science and Technology. 2022. V. 4. № 1. P. 20.
  19. Hajilari M., Shariati A., Khosravi-Nikou M. // Heat and Mass Transfer. 2019. V. 55. № 8. P. 2165.
  20. Gendler S.G., Fazylov I.R., Abashin A.N. // MIAB. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2022. V. 6. № 1. P. 248.
  21. Takanohashi T., Terao Y., Iino M. // Energy and Fuels. 2000. V. 14. № 4. P. 915.
  22. Lei G., Wang L., Liu X. et al. // J. of Chemical and Engineering Data. 2016. V. 61. № 7. P. 2499.
  23. Largitte L., Pasquier R. // Chemical Engineering Research and Design. 2016. V. 109. P. 495.
  24. Plazinski W., Rudzinski W., Plazinska A. // Advances in Colloid and Interface Science. 2009. V. 152. P. 2.
  25. Marczewski A.W. // Langmuir. 2010. V. 26. № 19. P. 15229.
  26. Kurdiumov V.R., Timofeev K.L., Maltsev G.I. et al. // J. of Mining Institute. 2020. V. 242. № 2. P. 209.
  27. Abdehagh N., Tezel F.H., Thibault J. // Adsorption. 2013. V. 19. № 6. P. 1263.
  28. Pal A., Kil H.S., Mitra S. et al. // Applied Thermal Engineering. 2017. V. 122. P. 389.
  29. Qiu H., Lv L., Pan B.C. et al. // J. of Zhejiang University: Science A. 2009. V. 10. № 5. P. 716.
  30. Inglezakis V.J., Zorpas A.A. // Desalination and Water Treatment. 2012. V. 39. P. 149.
  31. El-Sharkawy I.I., Uddin K., Miyazaki T. et al. // Intern. J. of Heat and Mass Transfer. 2014. V. 73. P. 445.
  32. Sarkar M., Acharya P.K., Bhattacharya B. // J. of Colloid and Interface Science. 2003. V. 266. № 1. P. 28.
  33. Cheremisina O.V., Ponomareva M.A., Bolotov V.A. et al. // ACS Omega. 2022. V. 7. № 3. P. 3007.
  34. Foo K.Y., Hameed B.H. // Chemical Engineering J. 2010. V. 156. P. 2.
  35. Weidlich U., Gmehling J. // Industrial and Engineering Chemistry Research. 1987. V. 26. № 7. P. 1372.
  36. Kosolapova S.M., Smal M.S., Rudko V.A. et al. // Processes. MDPI. 2023. V. 11. № 5.
  37. Efimov I. Pytherm: An Open-Source Scientific Tool for Thermodynamic Modeling. 2023.
  38. Madero-Castro R.M., Vicent-Luna J.M., Peng X. et al. // ACS Sustainable Chemistry and Engineering. 2022. V. 10. P.6509.
  39. Simonin J.P. // Chemical Engineering Journal. 2016. V. 300. P. 254.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. IR spectra of hydroanthracite and activated petroleum coke.

Download (82KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Isotherms of ethyl alcohol sorption on activated petroleum coke at different mixing speeds (a) and temperature (c) and on hydroanthracite at different mixing speeds (b) and temperature (d).

Download (242KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Isotherms of sorption of ethyl alcohol on activated petroleum coke (a) and hydroanthracite (b) at different temperatures.

Download (131KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Isotherms of ethanol sorption on activated petroleum coke and hydroanthracite at 293 K and a mixing speed of 100 rpm.

Download (63KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Linear forms of sorption isotherms of pseudo-first (a) and pseudo-second (b) orders.

Download (113KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Pseudo-first and pseudo-second order models for activated coke (a) and hydroanthracite (b).

Download (110KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Weber–Morris (a), Vermeulen (b) and Boyd (c) models.

Download (176KB)
Indexing metadata
9. Figure 8. Graphical representation of the Arrhenius equation.

Download (77KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences