Russian Journal of Physical Chemistry ARussian Journal of Physical Chemistry AЖурнал физической химии0044-45373034-5537The Russian Academy of Sciences66902710.31857/S0044453724030082QPWPDPCHEMICAL KINETICS AND CATALYSISХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И КАТАЛИЗResearch ArticleКинетический расчет сорбции этилового спирта на углеродных материалахКинетический расчет сорбции этилового спирта на углеродных материалахЦареваА. А.
Russian Federation
kudinovaancka@yandex.ruЛитвиноваТ. Е.
Russian Federation
kudinovaancka@yandex.ruГапанюкД. И.
Russian Federation
kudinovaancka@yandex.ruРодеЛ. С.
Russian Federation
kudinovaancka@yandex.ruПолторацкаяМ. Е.
Russian Federation
kudinovaancka@yandex.ruСанкт-Петербургский горный университет09032024983698027022025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0044-4537/article/view/669027

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.

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.

нефтяной коксгидроантрацитсорбциямодели Вебера – МоррисаВермюленаБойдаПравительство РФGovernment of the Russian Federation0792-2020-0010Bandosz T.J., Jagiello J., Schwarz J. et al. // Langmuir. 1996. V. 12. P. 6480.Baran P., Jodlowski G., Krzyżanowski A. et al. // Geology, Geophysics and Environment. 2014. V. 40. № 3. P. 261.Lebedev A.B., Utkov V.A., Khalifa A.A. // J. of Mining Institute. 2019. Vol. 237. P. 292.Behera S.K., Kim J.H., Guo X. et al. // J. of Hazardous Materials. 2008. V. 153. № 3. P. 1207.Delgado J.A., Águeda V.I., Uguina M.A. et al. // Separation and Purification Technology. 2015. V. 149. P. 370.Cheremisina O.V., Cheremisina E., Ponomareva M.A. et al. // J. of Mining Institute. 2020. V. 244. P. 474.Omnia A., Mohamed S. // Turkish Journal of Chemistry. 2017. V. 41. № 6. P. 967.Oguz E.F., Kopac T. // Intern. J. of Chemical Reactor Engineering. 2019. V. 17. № 5. P. 1.Li Z., Wu L., Liu H. et al. // Chemical Engineering Journal. 2013. V. 228. P. 925.Allen S.J., Gan Q., Matthews R. et al. // Bioresource Technology. 2003. V. 88. P. 143.Zubkova O.S., Pyagay I.N., Pankratieva K.A. et al. // J. of Mining Institute. 2023. V. 259. P. 21.Wang S., Li H. // Dyes and Pigments. 2007. V. 72. № 3. P. 308.Silvestre-Albero A., Silvestre-Albero J., Sepulveda-Escribano A. et al. // Microporous and Mesoporous Materials. 2009. V. 120. № 1–2. P. 62.Sergeev V.V., Cheremisina O.V., Fedorov A.T. et al. // ACS Omega. 2022. V. 7. № 3. P. 3016.Avramenko T.G., Khutoryanskaya N.V., Mikhalyuk O.V. et al. // Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 2016. V. 52. № 4. P. 313.Shimizu K., Takanohashi T., Iino M. // Energy and Fuels. 1998. V. 12. № 5. P. 891.Sergeev V., Balandinsky D., Romanov G. et al. // Arab J. of Basic and Applied Sciences. 2023. V. 30. № 1. P. 299.Musah M., Azeh Y., Mathew J. et al. // Caliphate Journal of Science and Technology. 2022. V. 4. № 1. P. 20.Hajilari M., Shariati A., Khosravi-Nikou M. // Heat and Mass Transfer. 2019. V. 55. № 8. P. 2165.Gendler S.G., Fazylov I.R., Abashin A.N. // MIAB. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2022. V. 6. № 1. P. 248.Takanohashi T., Terao Y., Iino M. // Energy and Fuels. 2000. V. 14. № 4. P. 915.Lei G., Wang L., Liu X. et al. // J. of Chemical and Engineering Data. 2016. V. 61. № 7. P. 2499.Largitte L., Pasquier R. // Chemical Engineering Research and Design. 2016. V. 109. P. 495.Plazinski W., Rudzinski W., Plazinska A. // Advances in Colloid and Interface Science. 2009. V. 152. P. 2.Marczewski A.W. // Langmuir. 2010. V. 26. № 19. P. 15229.Kurdiumov V.R., Timofeev K.L., Maltsev G.I. et al. // J. of Mining Institute. 2020. V. 242. № 2. P. 209.Abdehagh N., Tezel F.H., Thibault J. // Adsorption. 2013. V. 19. № 6. P. 1263.Pal A., Kil H.S., Mitra S. et al. // Applied Thermal Engineering. 2017. V. 122. P. 389.Qiu H., Lv L., Pan B.C. et al. // J. of Zhejiang University: Science A. 2009. V. 10. № 5. P. 716.Inglezakis V.J., Zorpas A.A. // Desalination and Water Treatment. 2012. V. 39. P. 149.El-Sharkawy I.I., Uddin K., Miyazaki T. et al. // Intern. J. of Heat and Mass Transfer. 2014. V. 73. P. 445.Sarkar M., Acharya P.K., Bhattacharya B. // J. of Colloid and Interface Science. 2003. V. 266. № 1. P. 28.Cheremisina O.V., Ponomareva M.A., Bolotov V.A. et al. // ACS Omega. 2022. V. 7. № 3. P. 3007.Foo K.Y., Hameed B.H. // Chemical Engineering J. 2010. V. 156. P. 2.Weidlich U., Gmehling J. // Industrial and Engineering Chemistry Research. 1987. V. 26. № 7. P. 1372.Kosolapova S.M., Smal M.S., Rudko V.A. et al. // Processes. MDPI. 2023. V. 11. № 5.Efimov I. Pytherm: An Open-Source Scientific Tool for Thermodynamic Modeling. 2023.Madero-Castro R.M., Vicent-Luna J.M., Peng X. et al. // ACS Sustainable Chemistry and Engineering. 2022. V. 10. P.6509.Simonin J.P. // Chemical Engineering Journal. 2016. V. 300. P. 254.