Теоретические основы технологических процессов охраны окружающей среды - 40 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

40
Изменение или постоянство степени конверсии в таких опытах
свидетельствуют о наличии или отсутствии внешнедиффузионного
торможения.
3.2.1. Кинетическая область гетерогенного катализа
Кинетика реакций на однородной поверхности. Аналогом закона
действующих масс выступает здесь закон действующих поверхностей,
согласно которому скорость реакции пропорциональна двухмерной
(поверхностной) концентрации реагентов (η, моль/м
2
). Если на единице
поверхности имеется п активных центров, каждый из которых способен
сорбировать одну молекулу или частицу, то делением на число Авогадро
получим максимальную сорбционную способность единицы поверхности
n/N. Однако адсорбированным веществом занята лишь часть поверхности
(или ее активных центров) θ
i
, откуда поверхностная концентрация вещества
равна n
i
=θ
i
·(n/N). Тогда, например, для мономолекулярной реакции получим:
r
s
=k
s
·(n/N) θ
i
, (3.1)
где r
s
и k
s
- скорость реакции и ее константа, отнесенные к единице
поверхности катализатора.
Поверхность катализатора часто неизвестна, и удобнее относить
скорость реакции и ее константу к единице массы катализатора, что дает
выражение
r=k
s
S
уд
θ
i
n/N, (3.2)
где S
уд
- действующая при катализе удельная поверхность катализатора. В
последнем уравнении при постоянном числе и равнодоступности всех
активных центров и постоянной поверхности множитель S
уд
n/N можно
ввести в константу скорости и получить
r=k·θ
i
, (3.3)
В кинетической области на стадиях сорбции и десорбции достигается
равновесие, и долю занятой веществом однородной поверхности θ
i
, можно
найти из изотермы Лэнгмюра. Получаемые при этом уравнения получили
название кинетики Лэнгмюра — Хиншельвуда. Рассмотрим их на
нескольких типичных примерах.
Реакция с мономолекулярной лимитирующей стадией (например,
А→В+Z). Для нее при лимитирующей стадии превращения на одном
активном центре получим:
r = k·θ
A
= k·b
A
·P
A
/ (1+b
A
·P
A
+b
B
·P
B
+b
Z
·P
Z
). (3.4)
При малом заполнении поверхности, т. е. при низких концентрациях
или адсорбционных коэффициентах (область изотермы Генри), всеми
слагаемыми в знаменателе можно пренебречь по сравнению с единицей, что
дает:
r = k·b
A
·P
A
=k
эф
·P
A
. (3.5)
В этой области наблюдаемый порядок совпадает с молекулярностью
Nitro PDF Trial
www.nitropdf.com

Страницы