Общая характеристика пористых адсорбентов

Разновидности пор адсорбентов

- макропоры (>10³A®) – возможна капиллярная конденсация (цеолиты, активные угли);

- микропоры (5-15А®) соизмеримы с молекулами адсорбента (кремнеземы).

По типам изотермы классифицируется:

I тип – непористые и монопористые (монослой);

II тип, III тип – с переходными парами (многослойная адсорбция);

IV-VI – промежуточные между микро- и макропорами.

Важной харакетристикой адсорбентов является время адсорбции τ

(время в течении которого адсорбированная молекула находится на поверхности адсорбента).

qадс, кДж/моль	Ʈ, сек при 25®С	Тип адсорбции
0,4	10^-13	отсутствует
6,3	10^-12	отсутствует
14,7	4*10^-7	физическая
37,8	4*10^-4	физическая
		химическая
	10^17	химическая

P/PS –относительная понижения давления адсорбата на адсорбентом – Относительное давление.

Θ=а/а_макс; а_макс=Р/Р_S; k=P/P_S – коэффициент распределения вещества.

k тоже даёт возможность оценить структуру адсорбата, харакетр взаимодействия адсорбата с адсорбентами.

Все изомеры, лежащие выше АВ соответствуют мелкопористым адсорбентам, ниже АВ – крупнопористым.

Если изотерма находится вблизи АВ, то она описывает адсорбент с переходными размерами пор. Такие адсорбенты называются идеальными.

Методы определения поверхности твёрдого тела

Методы определения поверхности твёрдого тела
1)Методы определения удельной поверхности адсорбентом: а) неадосорбционные методы: I с использованием начальной скорости растворения тв.тела; II с использованием теплоты смачивания тв.тела; III электрохимические методы. б) адсорбционные методы Ленгмора II с использованием уравнения БЭТ;   II метод Гаркинса и Юра.	2)Методы определения активной поверхности: а) хемосорбция; б) изотопные.	3) Методы определения внешней поверхности: а) седиментационные; б) метод происхождения газа.

Теплота адсорбции, энтропия адсорбции

Теплота адсорбции – критерий отличия физической и химической адсорбции.

Теплота адсорбции указывает на тип адсорбции, на степень неоднородности поверхности твёрдого тела, на форму изотермы адсорбции, другими словами – критерий адсорбции.

Интегральная и дифференциальная адсорбция

По условиям прохождения адсорбции:

1) Интегральная адсорбция – адсорбция газа на предварительно очищенную поверхность твёрдых тела при единовременном впуске газа на поверхность адсорбента, при этом процесс единовременный:

q_i=(q/n)_v,где

q_i- теплота интегральной адсорбции;

n- количество молей адсорбата.

2) Дифференциальная адсорбция – адсорбция при пропускании малых порций газа на поверхность последовательно, поочерёдно, при этом адорбат попадает на поверхность порционно, то адсорбция дифференциальная

q_d=(dq/dn)_v, где

q_d- теплота дифференциальной адсорбции.

Возможно рассчитать и более специфическую велечину q_ist=q_θ – изостерическая теплота при степени заполнения θ=const.

q_ist=q_d+RT, где

q_ist можно определить в отличие от q_i и q_d только расчётным путём.

Методы определения:

а) прямые колориметрические методы;

б) косвенные расчетные методы.

Они различны для физической и химической адсорбции.

Уравнение Перинга – Серпинского для теплоты физической адсорбции:

q=ɑRT²(Әlnh/ Ә lna)_T-RT*lnh, где

h=P/P_S – относительное давление;

Р- равновесное давление;

PS- давление насыщенного пара;

а- адсорбция;

ɑ- коэффициент теплового расширения адсорбента.

Для химической адсорбции: q=Е_дес-Е_адс

Десорпция – обратный процесс адсорбции.

Определение q для физической адсорбции:

1) Используется калориметры (по изменению температуры систем определяют количество теплоты, выделившейся при адсорбции q_i=q_d=c/\T).

Однако, много технических трудностей из-за небольших значений q;

2) Более часто применяют расчётные варианты.

Расчётные варианты:

а) с использованием уравнения Клапейрона – Клаузиуса при допущении, что адсорбат – идеальный газ и молярный объём адсорбата много больше молярного объёма адсорбированного газа.

Энтропия адсорбции

Энтропия адсорбции – другая важная характеристика адсорбции.

При адсорбции происходит уменьшение движения молекул адсорбата.

Физическая адсор бция обычна характеризуется исчезновением одной степени свободы движения (перпендикулярно поверхности адсорбента).

Химическая адсорбция обычно характеризуется исчезновением всех трёх степеней свободы движения, могут также исчезнуть колебательные и вращательные.

Локализованная и нелокализованная адсорбция

При физической адсорбции адсорбированные молекулы ведут себя как двумерный газ (обладает двумя степенями свободы движения, а также колебательной и вращательной).

Локализованная адсорбция – характеризуется значительной потерей степеней свободы адсорбата.

Нелокализованная адсорбция – характеризуется незначительной потерей степеней свободы (только одной степени свободы).

По изменению энтропии адсорбции можно судить о степени локализации адсорбированного слоя.

Классификация изотерм адсорбции (по Брунауэру)

Дата добавления: 2015-07-11