Simulation and validation of ethanol removal from water in an adsorption packed bed: Isotherm and mass transfer parameter determination in batch studies

Abstract

Preferential adsorption of ethanol from ethanol/water mixtures in batch equilibrium and kinetic experiments were carried out on a commercially available activated carbon adsorbent Filtrasorb 600 (F-600). A model based on finite difference method was developed and employed to determine the mass transfer parameters and equilibrium behaviour for the adsorption of ethanol from simple batch systems. The estimates of the adsorption isotherm along with the mass transfer parameters were used to simulate the transient performance that could be expected in a packed bed under various operating conditions (feed flow rate, feed concentration, and particle size). The applicability of the simulation results were found to be a good match with experimental packed bed experiments over the entire range of operating conditions tested.

La cinétique et l'isotherme d'adsorption de l'éthanol des mélanges eau/éthanol lors d'expériences en discontinus ont été déterminées pour un adsorbant au charbon activé disponible dans le commerce, le Filtrasorb 600 (F-600). Un modèle basé sur la méthode des différences finies a été développé et utilisé pour déterminer les paramètres de transfert de matière et étudier le comportement à l'équilibre pour l'adsorption préférentielle de l'éthanol en systèmes discontinus. Les estimations de l'isotherme d'adsorption aussi bien que les paramètres de transfert de matière ont été utilisées pour simuler la performance en régime transitoire d'un lit d'adsorbant sous diverses conditions de fonctionnement (taux d'écoulement du mélange, concentration du mélange et la taille des particules). L'applicabilité des résultats de simulation s'est avérée tout à fait concordante avec les données expérimentales sous toutes les conditions de fonctionnement examinées.