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简答题某研究单位拟利用以粒状活性炭为载体的二氧化钛催化剂进行水中低浓度有机污染物A的分解研究。已知A的分解反应为不可逆反应,现需要确定该反应的本征速率方程(-rA=kcAn)。请你为该研究单位设计一个系统的、可操作性强的实验方案(利用间歇反应器)。
  • (1)测定消除外扩散影响的实验条件
    ①在一反应器内装入质量为m1的催化剂,此时的填充层高度为h1,在保持相同温度T、压力P、进口物料组成的条件下,改变进料流量qnA0,测定相应的转化率xA
    ②在同一反应器内装入质量为m2的催化剂,此时的填充层高度为h2,在同样的温度、压力、进口物料组成的条件下测定不同qnA0时的xA
    ③做xA~m/qnA0曲线,求两曲线重合处的进料流量qVt和流速。
    (2)测定消除内扩散影响的实验条件
    ①保持温度、压力、进口物料组成不变,选取进料流量qnt和催化剂填装量m1,改变催化剂粒径dp,测定相应的转化率xA
    ②做xA~dp曲线,曲线中xA不随dp变化而变化的区域,则为无内扩散阻力的粒径条件。选取该区域的催化剂,粒径为dpt
    (3)测量本征速率方程
    在相同反应器中,保持温度、压力、进口物料组成不变,选取催化剂粒径为dpt、进料流量为qVt,则可消除内外扩散的影响。改变进料浓度cA0,测定出口浓度cA,根据积分法或微分法计算本征速率方程。
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