Статьи автора

Параметры модели UNIQUAC для описания фазового равновесия пар – жидкость изотопных смесей водорода H₂–D₂, H₂–HD, HD–D₂

Номер выпуска 1 от 12.09.2025

Выполнен анализ расчетных и литературных экспериментальных данных по коэффициентам активности изотопов водорода в смесях H₂–D₂, H₂–HD. Расчетные данные получены на основе известной теории многокомпонентных жидких растворов водорода (Шервуда), учитывающей неидеальность парожидкостного равновесия. Максимальное относительное отклонение составило 5.4 %. Проверена адекватность описания упругости паров чистых компонентов H₂, D₂, HD эмпирическими уравнениями, и выбраны уравнения для расчета фазового равновесия в системе пар — жидкость. На основе математической обработки литературных экспериментальных данных по фазовому равновесию изотопных смесей водорода H₂–D₂, H₂–HD, HD–D₂ найдены параметры бинарного энергетического взаимодействия модели UNIQUAC для расчета коэффициентов активности компонентов H₂, D₂, HD. Вычислены коэффициенты разделения смесей H₂–D₂, H₂–HD, HD–D₂ при различных температурах кипения в зависимости от давления и состава. На основе полученных результатов построены диаграммы фазового равновесия y-x и t-x,y при атмосферном давлении. Расчетные исследования коэффициента разделения данных изотопных смесей показали отличие качественного поведения зависимости кривой коэффициента разделения от состава легколетучего компонента, полученного по модели UNIQUAC, по теории Шервуда и при рассмотрении смеси в качестве идеальной. Кривая коэффициента разделения, вычисленная по модели UNIQUAC, является слегка выпуклой к оси абсцисс, по теории Шервуда — убывающей, а при рассмотрении идеальной смеси, подчиняющейся закону Рауля, — возрастающей и практически прямой линией со значительным углом наклона к оси абсцисс. Приведены графические расчетные зависимости температуры кипения смеси H₂–D₂ от концентрации H₂ в жидкой фазе при различных давлениях. Исследован профиль распределения компонентов H₂, D₂, HD по высоте 21-й тарельчатой ректификационной колонны для модельной трехкомпонентной смеси H₂–HD–D₂ состава, в % мол.: x_H2 = 0.014; x_HD = 60; x_D2 = 39.986 для процесса замкнутой ректификации с учетом и без учета коэффициентов активности компонентов. Выявлено расхождение в профилях для H₂ и HD. Наличие параметров бинарного энергетического взаимодействия UNIQUAC между молекулами изотопов водорода позволит проводить численный анализ разделения изотопных смесей водорода низкотемпературной ректификацией в среде моделирования Hysys при различных режимах работы ректификационной колонны или каскада колонн с целью поиска оптимальных структурных схем разделения.

0

Удаление фосфатов из водных растворов с помощью статической сорбции на золошлаковом сорбенте. анализ коэффициентов распределения на основе изотерм адсорбции

Номер выпуска 10 от 12.09.2025

Проведены экспериментальные исследования статической сорбции в системе фосфаты – сорбент при дозах сорбента 1, 2 и 5 г в диапазоне начальных концентраций фосфатов в растворе от 2 до 5000 мг/дм³. В качестве сорбента исследован прокаленный сорбент на основе золошлаковых отходов теплоэнергетики. Исследования проведены на частоте вращения магнитной мешалки 200 об./мин при водородном показателе рН 7 и времени сорбции 120 мин, найденным в результате оптимизации. Температура при проведении экспериментальных исследований составляла 25±2°C. Выявлено наличие максимума коэффициента распределения K_d и эффективности очистки. Полученные данные обработаны двухпараметрическими изотермами адсорбции Ленгмюра, Фрейндлиха, Еловича, Темкина и Дубинина–Радушкевича. Методом линеаризации определены константы изотерм адсорбции. Приведено сравнение расчетных и экспериментальных данных. Выполнен теоретический анализ изотерм адсорбции для описания зависимости коэффициента распределения K_d от начальной C₀ и равновесной C_e концентраций адсорбтива в растворе. Для изотерм Ленгмюра, Фрейндлиха и Еловича функции K_d = f(C_e) и K_d = f(C₀) являются монотонно убывающими во всем диапазоне изменения адсорбтива в растворе. Для изотерм Темкина и Дубинина–Радушкевича производная функции dK_d /dC_e меняет свой знак с плюса на минус, что является достаточным условием существования максимума функции. Функции K_d = f(C_e) и K_d = f(C₀) имеют максимум при небольших концентрациях C_e. Качественное описание экспериментальных данных максимума коэффициента распределения K_d получено с использованием изотерм Темкина и Дубинина–Радушкевича. Адекватное количественное описание экспериментальных данных максимума функции K_d = f(C₀) получено с использованием изотермы Темкина при дозе сорбента 1 г, а при дозе сорбента 2 г – по изотерме Дубинина–Радушкевича. Изотермы Темкина и Дубинина–Радушкевича применены для описания коэффициента распределения K_d = f(C_e) в системе ионы аммония – сорбент. Выявлен максимум функции при малых концентрациях ионов аммония в растворе, сравнение расчетных и экспериментальных данных показало качественное согласование теории и эксперимента.

1 0