The geometrical evaluation of effective diffusion coefficient in the liquid phase for porous bodies consisting of spherical elementary particles

Authors

  • Jun-Ichi Kobayashi,

    1. Department of Synthetic Chemistry, Shizuoka University, Hamamatsu, 432 Japan
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  • Hideo Katsuzawa

    Corresponding author
    1. Department of Industrial Chemistry, Numazu College of Technology, Numazu, 410 Japan
    • Department of Industrial Chemistry, Numazu College of Technology, Numazu, 410 Japan
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Abstract

To evaluate the intraparticle diffusion coefficient, De, of a component in a liquid, it was assumed that the pore structure of a porous catalyst was a space between an assembly of fine particles. This structure has been found for the metal oxide catalysts. The diffusivity ratio, δ (= De/D), was geometrically estimated in the direction normal to the representative plane (100), (110) or (111) of cubic closed, body centered cubic, simple cubic, or diamond packing of spherical elementary particles. The value δ was found to approximate the porosity ϵ. Larger pore constrictions gave smaller δ/ϵ values. Reaction rates were measured for the hydrogenation of nitrobenzene in ethanol. The efficiency of this evaluation of De was supported by the agreement of the experimental effectiveness factor with the theoretical factor.

Abstract

Pour évaluer le coefficient de diffusion intraparticulaire, De, d'un composé dans un liquide, on a assimilé la structure des pores d'un catalyseur poreux à l'espace entre les particules d'un ensemble de fines particules. On a trouvé une telle structure pour les oxydes métalliques catalyseurs. Le rapport des diffusivités δ(= De/D), a été estimé géométriquement dans la direction normale aux plans (100), (110) et (111) d'empilements de particules élémentaires sphériques de type cubique face centrée, cubique centré, cubique simple et de type diamant. On a trouvé que la valeur de δ est une approximation de la porosité ϵ. Des constrictions de pores plus gros donnent des valeurs de δ/ϵ plus petites. Les vitesses de réaction ont été mesurées pour 1'hydrogénation du nitrobenzène en éthanol. La validité de l'évaluation de De est renforcée par la concordance entre le facteur d'efficacité expérimental et sa valeur théorique.

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