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Abstract

As a preliminary step to studies on the regeneration of active carbon, its wet oxidation has been followed in order to obtain information about the different parameters involved: agitation, temperature and pressure.

The oxidation reaction takes place in the liquid phase and it does not proceed at significant rates below 200°C, even with high initial oxygen pressures. The oxidation proceeds rapidly beyond 275°C at pressures as low as 30 atm. The only detectable reaction product is carbon dioxide.

Although mass transfer effects are minimized at stirring speeds higher than 400 rpm, a visible abrasion of the carbon was apparent beyond 300 rpm. Consequently, the study was carried out at around 200 rpm. Mass transfer effects had to he considered then. Estimation of the different transfer coefficients was done from the experiments and through existing correlations. In this way the kinetics could be obtained. The rate of reaction can be represented by a first order kinetic expression.

Comparison of the rates has been done at fixed conversions. The intrinsic rate constant has a surprisingly low activation energy of 8.4 Kcal/mole suggesting that the oxidation reaction proceeds via a free radical mechanism. The overall rates show a maximum at conversions varying between 0.10 and 0.40. The specific surface area decreases regularly with reaction time, indicating that the reaction takes place throughout the particle.

Comme étape préliminaire aux études faites sur la régénération du carbone actif, on a étudié son oxydation par voie humide afin d'obtenir des informations sur les divers paramètres en jeu, à savoir l'agitation, la température et la pression.

La reaction d'oxydation se fait en phase liquide et à des vitesses qui ne sont pas importantes à des températures inférieures à 200°C, měme lorsque les pressions initiates de l'oxygène sont élevées. L'oxydation se fait rapidement à des températures excédant 275°C et ce, à des pressions aussi basses que 30 atmosphères; le seul produit de la réaction qu'on peut déceler est l'anhydride carbonique.

Bien que les effets du transfert de masse soient minimisés lorsque les vitesses d'agitation sont supérieures à 400 tours à la minute, on constate une abrasion du carbone lorsque lesdites vitesses excèdent 300 tours à la minute. Aussi, a-t-on fait l'étude précitée à une vitesse d'agitation voisine de 200 tours à la minute, tout en tenant compte des effets de transfert de masse. On a évalué les différents coefficients de transfert à partir des expériences et des corrélations existantes; on a pu ainsi déceler la cinétique en jeu. On peut représenter la vitesse de réaction par une expression cinétique de premier ordre.

On a comparé les vitesses de réaction pour des transformations fixes. La constante de vitesse intrinsèque possède une énergie d'activation faible de 8.4 kilocalories par mole, qui est plutǒt étonnante et semble indiquer que la réaction d'oxydation se fait au moyen d'un mécanisme de radicaux libres. Les vitesses globales atteignent un sommet lorsque les transformations varient entre 0.10 et 0.40. L'aire de la surface spécifique décroit avec le temps de réaction, ce qui indique que la réaction se fait d'un bout à l'autre des particules.