Наведені дослідження процесу екстрагування цільових компонентів, що знаходяться у шарі зернистого матеріалу. Процес стосується розчинення з зовнішньої поверхні твердих включень та екстрагування розчиненої речовини з шару інертного зернистого матеріалу у стаціонарному шарі.
Описано експериментальну установку (вертикальну колонну), методику проведення дослідів та аналіз міді сульфату у рідині, на виході із колонки. Експериментальні дослідження проводили на вертикальній установці колонного типу, виконаній із скла діаметром 1 см. У нижній частині установки міститься перфорована перегородка, на яку засипали попередньо приготовану суміш інертної твердої фази та частинок розчинної речовини. Дослідження проводили на прикладі міді сульфату.
У першій частині даного дослідження визначали значення коефіцієнта масовіддачі під час розчинення частинок міді сульфату у дистильованій воді за різних розмірів частинок та за швидкості переміщення рідини, що відповідала швидкості під час екстрагування міді сульфату з стаціонарного шару. За постійності фізичних параметрів проведення процесу (температури, розчинності, в’язкості, коефіцієнта молекулярної дифузії) основним параметром був розмір частинок. Проведено дослідження для трьох різних діаметрів частинок кулястої форми, а саме 8; 6; 4 мм. Визначено вихідні концентрації міді сульфату на виході з колонного апарату.
На основі отриманих даних експерименту визначали коефіцієнт масовіддачі. Залежно від значення числа Рейнольдса проводили узагальнення експериментальних даних за залежністю, яка є справедливою у діапазоні чисел Рейнольдса 1 < Rе < 3. Задовільне співпадіння цих параметрів свідчить про можливість використання цієї залежності під час аналізу процесів у шарі зернистого матеріалу. Експериментально визначено коефіцієнт масовіддачі та представлено його значення у безрозмірних комплексах.
Одержані експериментально дані щодо концентрації міді сульфату порівнювали з теоретично розрахованими концентраціями з метою підтвердження адекватності математичної моделі для даного процесу екстрагування.
Теоретичний розгляд даного процесу вказує на існування двох окремих стадій його проведення. Оскільки цей процес одночасно представляє два масообмінні процеси – розчинення та екстрагування. У першій стадії розглядали процес розчинення верхнього шару частинок, коли висота шару z = 0. У цьому випадку концентрація розчиненого цільового компоненту є лише функцією часу і не залежить від лінійних розмірів. Разом з цим це дає змогу визначити розприділення концентрацій по висоті, яке може бути використане для подальшого аналізу. Друга стадія це процес екстрагування після розчинення верхнього шару та переміщення границі розчинення.
Складено математичну модель даного процесу, яка дає змогу визначити концентрацію компонента у безрозмірній формі, для певної висоти шару та часу екстрагування. Теоретичні значення співставлені з експериментальними.
1. Гумницький Я. М., Петрушка І. М. Інженерна екологія. Ч. ІІ. – Львів: Вид-во Львівської
політехніки. – 216. – 348 с. 2. Аксельруд Г. А., Молчанов А. Д. Растворение твердых веществ. – М.:
Химия. – 1977. – 272 с. 3. Моргенштерн Л. А. Процесс получения хлорида калия методом
разложения карналита водой (холодной кристализации) // ТОХТ. – 2014. – Т. 48, № 1 – С. 122–124.
4. Хацевич О. М., Артус М. І., Костів І. Ю. Безхлорне калійне добриво. Технологія конверсії
мірабіліту з калій хлоридом у хлормагнієвому розчині // Хім. пром. України. – 2015. №3 (128). –
С. 37–41. 5. Артус М. І., Костів І. Ю. Полімінеральні калійно-магнієві руди в оборотних шенітових
розчинах // Хім. пром. України. – 2015. №6 (125) с. 39–43. 6. Натареев С. В., Кокина Н. Р.,
Натареев О. С., Дубкова Е. А. Массоперенос в системе с твердым телом. – 2015. Т. 49, № 1. –
С. 74– 78. 7. Symak, D., Atamaniuk, V., Gumnitsky, Ya. (2015). Analysis of dissolution kinetics dased on
the lokal isotropic turbulence theory. Chemistry & Chemical Technology, 9, 4, 493–497. 8. Кулов Н. Н.,
Гордеев Л. С. Математическое моделирование в химической технологии и биотехнологии //
ТОХТ. – 2014. – Т. 48. – № 3. – С. 243–248. 9. Sabadash V., Mylanyk O., Matsutska O. & Gumnytsky J.
(2017). Kinenic regularities of copper ions adsorption by natural zeolite // Chemistry & Chemical
Technology. 11(4). 459 – 462. 10. Бабенко Ю. И., Иванов Е. В. Влияние нестационарных еффектов на
скорость растворения одиночной частицы // ТОХТ. – 2013. – Т. 47, №6. – С. 624–629. 11. Symak D. M.,
Liuta O. V. (2015). Nestatsionarnyi protses rozchynennia sharu zernystoho materialu. Khimiia,
tekhnolohiia rechovyn ta yikh zastosuvannia, 812, 308–312. 12. Мелихов И. В., Долгоносов Б. М.,
Еленин Г. Г., Соснин Н. В. Растворение полидисперсной твердой фазы в плотном слое// Теор.
основы хим. технологии. – 1989. – Т. 23. – № 1. – С. 101–104. 13. Аksielrud G.& Lysianski W. (1978).
Ekstrakcja w ukladzie cialo stale – ciecz. – Warszawa: Wydaw, Nauk. – Techn. 275 s. 14. Семенишин Є. М.
Особливості екстрагування цільових компонентів з пористих структур / Є. М. Семенишин,
В. І. Троцький, В. І. Федорчук-Мороз // Наук. вісник Українського держ. лісотехн. університету. –
2004. – Вип. 14.4. – С.317 – 321. 15. Гумницький Я. М. Кінетика екстрагування міді сульфату з
пористих частинок / Я. М. Гумницький, В. М. Атаманюк, Д. М. Симак // Інтегровані технології та
енергозбереження. – 2017. – № 4. – С.23 – 27. 16. Humnytskyi, Ya. M., Symak, D. M. (2015).
Intensyfikatsiia masoobminnykh protsesiv u systemi tverde tilo–ridyna vvedenniam hazovoi fazy //
Materialy XVIII Mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi konferentsii, 1. – 34–35.