CC BY
12ФИЗИКА ВА КИМИЁ (ФИЗИКА И ХИМИЯ)
УДК 622.552.1:536.6:006.354
ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕЖДУ ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬЮ И АДСОРБЦИЕЙ ПОРИСТОЙ ГРАНУЛИРОВАННОЙ ОКИСИ АЛЮМИНИЯ С НАПОЛНИТЕЛЯМИ МЕДИ В ПРОЦЕССЕ УВЛАЖНЕНИЯ
Сафаров М. М., Мирзомамадов А. Г.
Филиал НИУ «МЭИ» в г. Душанбе Таджикский государственный педагогический университет имени С. Айни
Адсорбция - избирательное поглощение газов, паров или растворенных в жидкости веществ твердым поглотителем, способным поглощать одно или несколько веществ из их смеси. Количество вещества, поглощенного сорбентом, зависит от концентрации поглощаемого вещества в парогазовой смеси или растворе, а также от температуры, при которой осуществляется процесс адсорбции. В процессе адсорбции происходит выделение теплоты, что ведет к повышению температуры в системе и снижению активности адсорбентов. Количество поглощаемого вещества зависит от площади поверхности поглотителя, поэтому адсорбенты обладают чрезвычайно развитой поверхностью, что достигается за счет образования большого количества пор в твердом теле [3].
В процессе адсорбции при использовании различных методов измерения установлено, что свойства кинетики и динамики адсорбции водяного пара активным глиноземом и силикагелем изучались с целью установления количественных закономерностей динамической адсорбции, необходимых для расчета адсорберов и проверки теоретических положений по динамике адсорбции.
Исследование кинетики адсорбции заключалось в определении количества водяного пара, поглощенного из тока воздуха слоем адсорбента в одно зерно через заданные промежутки времени или в большом объеме [1].
Физическая адсорбция возникает за счет ван-дер-ваальсовых взаимо-действий. Она характеризуется обратимостью и уменьшением адсорбции при повышении температуры т.е. экзотермичностью, причем тепловой эффект физической адсорбции обычно близок к теплоте сжижения адсорбата. Таковой является, например, адсорбция инертных газов на угле.
Химическая адсорбция (хемосорбция) осуществляется путем химического взаимодействия молекул адсорбента и адсорбата. Хемосорбция обычно необратима; химическая адсорбция, в отличие от физической является локализованной т.е. молекулы адсорбента не могут перемещаться по поверхности адсорбента. Следует подчеркнуть, что явления физической и химической адсорбции чётко различаются в очень редких случаях.
В работе [6] рассмотрено явление фильтрации растворов хлоридов натрия и калия через несцементированные системы адсорбентов. Приведены результаты исследования фильтрационно-емкостных свойств торфа Велижанской торфоразработки и песка. Характер фильтрации растворов различной концентрации №С1 через песок отличается тем, что сначала масса адсорбированной соли с увеличением концентрации изменяется линейно, а после 7% изменяется менее значительно.
Для измерения теплопроводности зернистых материалов в зависимости от температуры была использованна экспериментальная установка по методу цилиндрического бикалориметра регулярного теплового режима первого рода.
Установка, в основном состоит из цилиндрического бикалориметра, термостатирующей системы, электрических приборов вакуумной системы, система заполнения.
Бикалориметр состоит из двух коаксиально расположенных медных цилиндров -внутреннего и внешнего. Внутренний цилиндр состоит из измерительных и двух компенсационных цилиндров, позволяющих ликвидировать передачу тепла через верхний и нижний конец измери-тельного цилиндра. Изготовление цилиндров из меди
обуславливается ее высокой теплопроводностью, исключающей неравномерное распределение в теле ядра, а также тем, что ее теплофизические свойства хорошо изучены.
Основные геометрические размеры цилиндрического бикалориметра следующие: Наружный и внутренний диаметры внешнего цилиндра соответственно - 90 и 28,28 мм, наружный диаметр внутреннего измери-тельного и компенсационных цилиндров 15,95 мм. Длина измерительного цилиндра 150 мм и компенсационного - 25мм. Толщина исследуемого слоя составляет 6,165 мм. В верхней части внешнего цилиндре имеется пробка, которая имеет два отверстия диаметром 6 и 10 мм. Отверстие диаметром 6 мм просверлено по центру, через который проходит стальная трубка, внутренний диаметр которой 4мм. Длина трубки вбирается с таким расчетом, чтобы она проходила по осевой линии прибора до отверстия, которое просверлено в его основании. Нижний конец этой трубки заварен. В отверстие диаметром 10 мм вварена другая стальная трубка, через которую бикалориметр заполняется исследуемым веществом. Через эту трубку производится также вакуумирование бикалориметра и заполнение газа.
Верхняя часть трубки вварена в пробку. На трубку плотно насажены измерительный и компенсационный цилиндры. Верхняя часть пробки вварена в верхний торец бикалориметра. Внешний цилиндр имеет сверху отверстие для размещения концов термопар. Нижний заверенный конец трубки вставляется примерно на глубине 1 см в глухое отверстие, рассверленное в днище внешнего цилиндра бикалориметра. Такая конструкция позволяет обеспечить надежную центровку ядра по отношению к поверхности внешнего цилиндра. В трубку вставляется, через верхнее открытое отверстие, маломощный нагреватель и горячий спай измерительной термопары. Для исключения электрического контакта с корпусом прибора провода нагревателя и термопары помещаются в фарфоровую соломку. В качестве измерительный термопары применялись хромель - алюмелевые дифференциальные термопары. Эти термопары были изготовлены из проволоки диаметром 0,3 мм. Измерительная дифференциальная термопара подключалась на гальванометр М 17/4. Измеряемые разности температур находились в пределах от 1,78 до 0,90 К [4].
В настоящей, работе мы рассмотрим взаимосвязь между тепло-проводностью с адсорбцией катализаторов на основе пористой гранули-рованной окиси алюминия с медными напольнителями, в зависимости от времени при постоянной температуре. Как известно, в процессе экспе-римента т.е.при увлажнения очень трудно измерить теплопроводность пористых гранулированных материалов. Общая относительная погрешность при доверительной вероятности а=0,95 равна 4,5%.
Для этого мы сначала выяснили, что окись алюминия с наполнением меда в течение, некоторого времени высасывает водяные пары. Для измерения процесса адсорбции сыпучих материалов и порошков, нами создана экспериментальная установка, которая приведена ниже. Схема установки представлена на рисунке 1.
Рисунка 1. Схема экспериментальной установки для исследования адсорбционных свойств сыпучих материалов
Установка состоит из 2-х частей: 1) цилиндрического сосуда, 2) сетки и электронная веси, точность измерения которой равна 0,01 г. В начале определили вес
сосуда с помощью весов 2. В сосуды наливаем воду, также взвешиваем и определяем его вес 3. Исследуемые образцы взвешим вместо с сеткой 4. Затем сетку с исследуемыми гранулами поставим в сосуд и засекаем секундомером время увлажнения. Опыт повторяем через каждые 30 минут. Из полученного результата, как показывает эксперимент, через определенные интервала времени масса исследуемой засыпки изменяется [5]. Результаты экспериментального исследования представлены в таблице и рисунке 2.
Таблица 1. Экспериментальное значение адсорбции Ат/т0 в зависимости от теплопроводности пористой гранулированной окиси алюминия с наполнителями
меди при t=30 минут
4,5%Си 12%Си 15,5%Си 18,6%Си 23,4%Си 28,8%Си
Ат/т0 1,01 1,016 1,013 1,012 1,01 1,008
Л -103, Вт/м• К 186,2 204,9 219,03 2233,72 233,1 242,48
Дот
Т-1-1-г-
1,006 1,011 1,016 1,02^ - Д1203+4,5% Си вЗ-Д!203+ 12% Си •-Д1203+ 15,5% Си
■-Д!20з+18,6% Си «-Д!203+ 23,4% Си ♦ -Д!203+28,8% Си
Рисунок 2. Зависимость теплопроводности пористой гранулированной окиси алюминия с наполнении меди, коэффициента абсорбции (при 30 минут) и комнатной температуры
Как видно из рисунок 2, теплопроводность с ростом коэффициент адсорбции уменшается по линейному закону. Следовательно из графика видно, что при комнатной температуре с увлеченим массы окиси алюминия с наполнением меди, теплопроводность уменьшается по линейному закону. Эта прямая описывается уравнением:
л =
- 4,69
ГАтЛ
+ 4,97
(1)
Это означает, что при комнатной температуре, можно рассчитать теплопроводность исследуемых образцов если знать коэффициента адсор-бции. Как видно из результатов эксперимента, т.е. при повышении концентрация меди в пористой гранулированной окиси алюминия коэффициент адсорбции уменьшается. Это означает что коэффициент адсорбции также зависимость от концентрации меди (рисунок 3), что подтверждает определяющую роль внутренней диффузии.
Ут0 V
1,022 1,02 1,018 1,016 1,014 1,012 1,01 1,008 1,006
• 4,5% Cu X 12% Cu + 15,5% Cu ■ 18.6% Cu a 23.4% Cu ♦ 28.8% Cu
Рисунок 3. Зависимость коэффициент адсорбции от концентрации меди в пористой гранулированной окиси алюминия (при 30 минут) и ком-натной температуры
Результаты расчета согласно уравнению (1) показало, что она даёт погрешность в пределах от 1 до 3 %.
Литература:
1. Бурбо П. З. Аппараты и машины кислородних установок // Труды Всесоюзный научно-исследовательский институт кислородного машинос-троения. Вып. 3. - М., 1960.- С. 51-68.
2. Карнаухов А. П. Адсорбция. Текстура дисперсных и пористых материалов. -Новосибирск: Наука, Сиб. Предприятие РАН, 1999. - 220 с.
3. Рыбаков Ю.С. Процессы и аппараты защиты окружающей среды. - Екатеренбург, 2005. Сафаров М.М. Теплофизические свойства окиси алюминия с металлическими наполнителями в различных газовых средах. Душанбе, 1986. - 156 с.
4. Сафаров М. М., Мирзомамадов А. Г., Абдуназаров С. С. и др. Адсорбционный свойства катализатора на аснове гранилированного оксида алюминия // Сборник тезисов дакладов научной конференции «Актуальные проблемы соверменной науки» МИСиС, Душанбе, 2015.-С.79- 80.
5. Семихин В.И., Малюгин Р.В. Исследование адсорбции хлоридов калия и натрия природными адсорбентами: песком и торфом // Вестник Тюменского государственого университета. - 2013. - № 3. - С. 134-142
6. Фенелов В. Б. Введение в физическую химию формирования супра-молекулярной структуры, адсорбентов и катализаторов. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2002.
ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕЖДУ ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬЮ И АДСОРБЦИИ ПОРИСТОЙ ГРАНУЛИРОВАННОЙ ОКИСИ АЛЮМИНИЯ С НАПОЛНЕНИЯ МЕДА В ПРОЦЕССЕ
УВЛАЖНЕНИЯ
В настоящей, работе рассмотрена взаимосвязь между теплопроводностью и адсорбцией гранулированной окиси алюминия с наполненительями меди, в зависити от времени при постоянной температуре.
Согласно графику, что при комнатной температуре с ростом концентрации меди, теплопроводность уменьшается по линейному закону. А также уменьшается адсорбции Полученные результаты показаны в таблицы и в графике.
Ключевые слова: теплопроводность, адсорбция, концентрация, температура.
THE RELATIONSHIP BETWEEN THERMAL CONDUCTIVITY AND ADSORPTION POROUS GRANULAR ALUMINUM OXIDE FILLERS OF COPPER IN THE PROCESS OF
MOISTURE
In the present work examined the relationship between heat conductivity and adsorption of granulated aluminum oxide with a semiantelami copper, zavisit from time to time at constant temperature.
0 5 10 15 20 25 30
According to the schedule, which at room temperature with increasing conations of copper, the thermal conductivity decreases linearly. And decreases adsorption. The results obtained are shown in tables and in graphics.
Key words: heat conductivity, adsorption, concentration, temperature.
Сведения об авторах: Сафаров Махмадали Махмадиевич, доктор технических наук, профессор, исполнительный директор филиал НИУ "МЭИ " в г. Душанбе, e-mail: mahmad1@list .ru
Мирзомамадов Алимамад Гулмамадович, ассистент кафедры общей физики Таджикского государственного педагогического университета имени С. Айни, е-mail: [email protected]
About authors: Safarov Mahmadali Mahmadievich, doctor tekhnical sience, professor, executive Director of the branch of National research University "MPEI " in Dushanbe
Mirzomamadov Alimamad, assistant chair of general physics Tajik State Pedagogical University named after Sadriddin Aini
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ И БИОХИМИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ЖЕЛЧИ МОРСКИХ СВИНОК В ПЕРИОД ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ХОЛЕСТЕРИНОВЫХ КАМНЕЙ
Мукимова Н. А., Джураев Х. Ш., Рахимов И. Ф., Хайдаров К. Х.
Институт химии имени В. И. Никитина Академии наук Республики Таджикистан
Актуальность. Несмотря на значительный прогресс в изучении ЖКБ и имеющиеся огромный количество литератур [1-6] посвященной данной проблеме, вопрос о механизме дестабилизации желчи и образованные желчных камней в желчном пузыре все еще остается окончательно не решенным. D. M. Small в 1974 г. описал 5 стадий развития холестериновой желчнокаменной болезни: I стадия включает генетические, биохимические или метаболические дефекты, которые могут приводить к продукции перенасыщенной холестерином желчи; II стадия - химическая, в которой происходит перенасыщенной желчи холестерином.; исследуя состав желчи, полученной хирургическим путем или при дуоденальном зондировании, и накладывая результаты исследования на треугольные координаты Адмиранда-Смола, можно определить литогенность желчи, или индекс литогенности; III стадия - физическая, включающая изменение состояния желчи от простой водянистой фазы, перенасыщенной холестерином, до образования кристаллов холестерина; ключевые процессы в этой стадии -нуклеация, флоккуляция и преципитация холестерина из перенасыщенной желчи; IV стадия включает рост маленьких кристаллов в макроскопические камни, а V стадия - появление клинических симптомов холелитиаза. Важным моментом в понимании механизма камнеобразования является ответ на вопрос, почему холестерин, в норме растворенный в желчи, у больных желчнокаменной болезнью выпадает из раствора. В связи с этим возникает вопрос о степени насыщения желчи липидами, в частности холестерином, и о так называемых перенасыщенных растворах. В то же время по сей день, нет единого мнения в вопросе о перенасыщении желчи холестерином и его роли в формировании камней при желчнокаменной болезни. Наши исследования в определенной степени дополняют информацию об этапах развитии ЖКБ.
Цель исследования. Исследовать физико-химические и биохимические состояние желчи морских свинок в период экспериментального образования холестериновых камней в желчном пузыре.
Материалы и методы исследования. Эксперименты проводились на морские свинки рода Hartly весом 250-300г. Животные содержались группами (по 20 штук) в свободном вольере на обычной лабораторной диете. Всего в эксперименте использовано 60 морских свинок обоего пола, из которых были составлены 3 группы:
-группа интактных (контрольных) животных;
- группа получающая подсолнечное масло;
- группа получающая 0,7%- ный раствор холестерина на подсолнечном масле, в дозе 0,5 мл/кг внутри желудочно.
