题目
由实验测得,含四氯化碳蒸汽15克每立方米的空气混合物,以5米每分钟的速度通过粒径为3mm的活性炭层,得数据如下:吸附层高度/m保护作用时间/min0.10.20.5220520850活性炭堆积密度为500千克每立方米。试求:(1)希洛夫公式中的常数K和tau_0值。(2)浓度分布曲线在吸附层中前进的线速度。(3)在此操作条件下活性炭吸附四氯化碳的吸附容量。
由实验测得,含四氯化碳蒸汽15克每立方米的空气混合物,以5米每分钟的速度通过粒径为3mm的活性炭层,得数据如下:
吸附层高度/m
保护作用时间/min
0.1
0.2
0.5
220
520
850
活性炭堆积密度为500千克每立方米。
试求:(1)希洛夫公式中的常数K和$\tau_0$值。
(2)浓度分布曲线在吸附层中前进的线速度。
(3)在此操作条件下活性炭吸附四氯化碳的吸附容量。
题目解答
答案
1. 根据希洛夫公式 $ t = Kx + \tau_0 $,利用 $ x = 0.2 \, \text{m}, t = 520 \, \text{min} $ 和 $ x = 0.5 \, \text{m}, t = 850 \, \text{min} $,可得:
\[
K = \frac{850 - 520}{0.5 - 0.2} = 1100 \, \text{min/m}, \quad \tau_0 = 520 - 1100 \times 0.2 = 300 \, \text{min}
\]
2. 浓度分布曲线的线速度为:
\[
u = \frac{1}{K} = \frac{1}{1100} \approx 9.09 \times 10^{-4} \, \text{m/min}
\]
3. 对 $ x = 0.2 \, \text{m} $,总处理气体体积 $ V = 5 \times 520 = 2600 \, \text{m}^3 $,四氯化碳总质量 $ m_{\text{total}} = 15 \times 2600 = 39000 \, \text{g} = 39 \, \text{kg} $。
活性炭质量 $ m_{\text{C}} = 500 \times 0.2 = 100 \, \text{kg} $。
吸附容量为:
\[
a = \frac{39}{100} = 0.39 \, \text{kg/kg} = 390 \, \text{g/kg}
\]
答案:
1. $ K = 1100 \, \text{min/m}, \, \tau_0 = 300 \, \text{min} $。
2. $ u \approx 9.09 \times 10^{-4} \, \text{m/min} $。
3. 吸附容量为 $ 390 \, \text{g/kg} $。