Моделирование динамики разделения компонентов экстракционной фосфорной кислоты при ее сорбционной очистке модифицированным методом удерживания кислоты

Аннотация

Модифицированный метод удерживания кислоты является одним из наиболее перспективных методов очистки компонентов и разделения смеси солей и кислот в технологических процессах. Разработка теоретических представлений и построение математических моделей, с помощью которых можно изучать процесс при различном выборе режимов его проведения, является необходимым шагом к его оптимизации.

В данной работе предложена математическая модель явления, ключевыми особенностями которой являются учет химического равновесия в многокомпонентной системе и учет неоднородного характера зоны раствора внутри микропор. А именно, была выделена область вблизи полимерных нитей гелевого сорбента, в которой на молекулы действуют дипольные силы, приводящие к изменению концентраций компонентов, и, соответственно, меняющие соотношения равновесия между разными частями раствора в микропорах и количеством сорбированного вещества. На основе предложенной модели была реализована компьютерная программа, позволяющая проводить численные расчеты и сравнивать их с данными эксперимента. Модель была проверена на результатах опытов по очистке экстракционной фосфорной кислоты модифицированным методом удерживания кислоты, который применим для смесей с плохо растворимыми компонентами. Экспериментальные кривые выходных концентраций имеют специфический вид, ключевыми особенностями которых являются наличие резких пиков концентраций солей, наклон выходных кривых при промывке и др. Было выяснено, что при подборе некоторого, небольшого числа коэффициентов, модель воспроизводит всю совокупность характерных показателей выходных данных с точностью не ниже экспериментальной и таким образом позволяет определять характеристики сорбции. Предложенная модель может быть использована для описания динамики процесса в других растворах и сорбентах при соответствующих модификациях.