Search / Korean Journal of Chemical Engineering
HWAHAK KONGHAK,
Vol.15, No.1, 41-49, 1977
고정층 흡착계의 점근해와 유효확산계수
Asymptotic Solution and Effective Dispersion Coefficient for a Fixed-bed Adsorption System
고정층 흡착계의 농도분포에 관하여 점근해가 존재함은 일반적으로 증명이 된 바 있다. 본 연구에서는 Freundlich 등온식을 만족하는 흡착계에 대하여 흡착질 농도 분포의 점근해를 해석적으로 구하고 흡착영역의 폭이 축방향의 유효확산계수에 직접 비례하는 점에 착안하여 간단한 실험으로 축방향의 유효확산계수를 결정하는 소위 "점근해법"을 제시하였다. 한편 초산-물-charcoal계에 대하여 흡착실험을 실시하고 breakthrough 곡선을 구하여 점근해의 응용성을 검토하였다. 농도분포의 실험치와 점근해를 대비하여 서로 일치함을 관찰하였고 흡착영역의 폭을 구하여 이로부터 축방향의 유소확산계수를 산출하였다. 동일한 방법으로 여러 유속에 대하여 유효확산계수의 값을 결정하고 문헌에 보고된 실험치와 잘 부합함을 확인하였다. 따라서 본 연구의 점근해법은 축방향의 유효확산계수를 결정하는 편리한 방법으로 활용될 수 있음이 입증되었다.
It is well understood that under certain circumstances there exists an asymptotic solution for the adsorbate concentration profile in a fixed-bed adsorption system. The present study gives an analytical form of the asymptotic solution for an adsorption system subject to the isotherm of Freundlich type. It is also noticed that the adsorption zone thickness is directly proportional to the effective axial dispersion coefficient. This enables us to propose a scheme, the so-called asymptotic solution technique, to determine the effective axial dispersion coefficient. Breakthrough curves are measured for the acetic acid-water-charcoal system and comparison of those obtained from beds of different height demonstrates the applicability of the asymptotic solution. The experimental profile of the adsorbate concentration is then used to determine the adsorption zone thickness, from which the effective axial dispersion coefficient is computed. The dispersion coefficients determined in this manner turn out to be in good agreement with literature values. Consequently, the asymptotic solution technique may be used as a convenient method for measuring the effective axial dispersion coefficient.