Influence d'une isotherme non-linéaire sur l'adsorption-désorption en reacteurs parfaitement agités ouverts isolé ou en série

Laboratoire des Sciences du Génie Chimique, 1, rue Henri-Déglin, 54042 Nancy Cedex, France.

Résumé

On étudie l'influence de la non-linéarité de l'isotherme sur la réponse d'un réacteur parfaitement agité ouvert contenant un adsorbant ou un échangeur d'ions, à un échelon de concentration à l'entrée, et à des suites d'échelons (cycles de sorption- désorption). On suppose l'équilibre instantané entre adsorbant et solution, ce qui permet une solution analytique très générale. On étudie aussi numériquement la réponse d'une série de plusieurs réacteurs.

La non-linéarité peut avoir un effet qualitativement important sur la forme des courbes de sortie de la série de réacteurs si cette non-linéarité est forte et associée à des cycles longs par rapport au temps de rétention de la série. Dans ce cas, les fronts de sorption peuvent être très abrupts et les fronts de désorption très étalés (ou inversement) par rapport au cas linéaire.

Abstract

We investigate the influence of a non-linear isotherm on the response of an open stirred-tank reactor, containing an adsorbent or an ion-exchanger, to a step change in the inlet concentration, and to a succession of steps (sorption-desorption- cycles). Instantaneous equilibrium between adsorbent and solution is assumed, allowing a rather general analytical solution to be obtained. The response of a series of several reactors is also studied numerically.

The non-linearity may have an important qualitative effect on the shape of the effluent curves, when this non-linearity is strong, and associated to « long » cycles with respect to the retention time of the series of reactors. In this case, the sorption fronts may be very abrupt and the desorption fronts very dispersed (or conversely), with respect to the linear case.