ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

~ 21 ~
2. Ρόφηση & ενεργός άνθρακας
2.3.6. Ζώνη μεταφοράς μάζας & καμπύλες διαφυγής (Breakthrough curves)
Σε μία μονάδα κοκκώδους ενεργού άνθρακα (GAC) σε στήλες η προσρόφηση
γίνεται αρχικά από το σημείο εισόδου της στήλης και, καθώς η επιφάνεια των
κόκκων του ενεργού άνθρακα φθάνει στο σημείο κορεσμού το μέτωπο προσρόφησης
μεταφέρεται κατά μήκος της στήλης. Στη μεταφορά του μετώπου παρατηρείται η
δημιουργία μίας ζώνης προσρόφησης ή ζώνης μεταφοράς μάζας (Mass Transfer Zone
ή MTZ) όπου εντός αυτής πραγματοποιείται το φαινόμενο της προσρόφησης
(Eckenfelder, 2000∙ U.S. Army Corps of Engineers, 2001∙ Κουμάκη, 2010).
Το μήκος της ζώνης μεταφοράς μάζας εξαρτάται από πολλούς παράγοντες,
όπως τα χαρακτηριστικά του προσροφητή και του προσροφήματος, τη συγκέντρωση
του προσροφήματος και την υδραυλική φόρτιση που εφαρμόζεται στο σύστημα.
Γενικά, παράγοντες που προκαλούν αύξηση της ταχύτητας προσρόφησης οδηγούν σε
μικρότερες ζώνες μεταφοράς μάζας. Για συμμετρική ομοιόμορφη στήλη έχει
αποδειχθεί ότι το μήκος της ζώνης μεταφοράς μάζας σχετίζεται με το μήκος της
στήλης του προσροφητή (εξίσωση 2.13) (U.S. Army Corps of Engineers, 2001∙
Κουμάκη, 2010) :
Όπου :
LMTZ : Το μήκος της ζώνης μεταφοράς μάζας {m}.
L : Το μήκος της στήλης του ενεργού άνθρακα {m}.
[
] ( )
( )
VE : Επεξεργασμένος όγκος διαλύματος μέχρι το σημείο κορεσμού {m 3 }.
VB : Επεξεργασμένος όγκος διαλύματος μέχρι το σημείο διαφυγής {m 3 }.
Στην έξοδο του συστήματος η συγκέντρωση του προσροφήματος εξαρτάται
άμεσα από τη ζώνη μεταφοράς μάζας και μεταβάλλεται με το χρόνο σχηματίζοντας
καμπύλη σιγμοειδούς μορφής (εικόνα 2.3). Όταν η συγκέντρωση εξόδου φθάσει σε
κάποιο καθορισμένο ανώτατο επιτρεπτό όριο (όριο διαφυγής ή όριο Breakthrough) ο
άνθρακας πρέπει να αλλαχθεί ή να αναγεννηθεί (Eckenfelder, 2000∙ U.S. Army Corps
of Engineers, 2001∙ Κουμάκη, 2010).