Mass transfer phenomena of gaseous hydrocarbons and nitrogen dioxide across gas-inorganic pigments boundaries

Department of Chemical Engineering, National Technical University of Athens, 157 80 Zografou, Greece

Abstract

Reversed-flow gas chromatography was used to study the kinetics of the action of five hydrocarbons namely, ethane, ethene, ethyne, propene and butene and of the nitrogen dioxide, on three known and widely used pigments, the white one TiO₂, and the yellows CdS and PbCrO₄. The calculation of kinetic parameters and mass transfer coefficients is based on an experimental adsorption isotherm. All these calculations are based on a non linear adsorption isotherm model as it is well accepted that the linear one is inadequate for inorganic substances like these mentioned in this work. The inadequacy is mainly attributed to the non-uniformity of the solid surface. Five physicochemical parameters have been obtained for each of the twenty heterogeneous reactions studied. With these systematic experiments under conditions which are similar to the atmospheric ones, an extrapolation of the results obtained to “real" atmospheres with a high degree of confidence is possible. Some of the calculations were based on the linear model for comparison.

Résumé

La cinétique de la réaction de cinq hydrocarbures (éthane, éthylène, acétylène, propène, boutène) et du dioxyde d'azote avec trois pigments (le blanc de TiO₂ et les jaunes de CdS et PbCrO₄) a été étudiée par chromatographie en phase gazeuse a flux inversé. Le calcul des paramètres cinétiques et des coefficients de transfert de masse a été effectué à partir des isothermes d'adsorption expérimentales en faisant l'hypothèse d`un modèle d'adsorption non-linéaire, qui résulte de la non-uniformité de la surface. Cinq paramètres physico-chimiques ont été obténus pour chacune des vingt réaction hétérogènes étudiées. À partir de ces résultats obténus dans des conditions similaires aux conditions atmosphériques, l'extrapolation à des atmosphères réelles paraît possible avec une bonne confiance. Quelques calculs ont été effectués avec un modèle linéaire pour comparaison.