Asdasdf

  • 10 апр. 2012 г.
  • 1196 Слова
6. АДСОРБЦИЯ
6.1 Физическая и химическая адсорбция.
Адсорбция

как
явление
сопровождает
двухфазные
многокомпонентные системы.
Адсорбция – (ad – на, sorbeo – поглощаю, лат.).
Абсорбция – (ab – в,
"
"
" ).
Адсорбция имеет место на границах раздела: газ – тв. тело,
жидкость – тв. тело, жидкость – жидкость, газ – жидкость в отсутствии
химического взаимодействия и растворения.Абсорбция наблюдается на границе раздела газ – жидкость и
сопровождается растворением газа в объёме жидкости с или без
химического взаимодействия.
Теплота адсорбции ∆Η = ∆G + T⋅∆S всегда отрицательна, так как
∆G и ∆S отрицательны при самопроизвольной адсорбции. Все
адсорбционные процессы экзотермичны.
Адсорбция характеризуется величиной Гi = ni/S , т. е. числом
частиц ,адсорбированных на единицуповерхности. Твёрдые адсорбенты
обладают развитой поверхностью, величина которой составляет 1 –
2000 м2/г. Если поверхность адсорбента неизвестна, то количество
поглощённого газа относят к 1 см3 или к 1г адсорбента. Зависимость
Г = f(P) или Г = f(C) при постоянной температуре называется
изотермой адсорбции.
Различают два вида адсорбции – физическая и химическая
адсорбция. Физическая адсорбция вызвана Ван– дер – ваальсовыми
силами взаимодействия между молекулами адсорбата и адсорбента.
Эти силы невелики и поэтому теплота физической адсорбции
составляет ~ 10 – 30 кДж/моль. Химическая адсорбция, или
хемосорбция, обязана химической связи, возникающей между
адсорбатом и адсорбентом. При этом образуются поверхностные
соединения. Теплота хемосорбции составляет ~ 100 – 400 кДж/моль, а
сам процессхемосорбции носит активационный характер. Молекулы
адсорбата и адсорбента должны обладать энергией, которая превышает
некоторое пороговое значение (энергия активации). Энергетические
характеристики этих двух видов адсорбции и обуславливают их
основные отличия(см таблицу 6.1.).
Физическая адсорбция неспецифична и ряд по адсорбируемости
сохраняется на любом адсорбенте. Он связан с силамивзаимодействия.
Чем выше взаимодействие молекул адсорбата друг с другом, тем выше
их нормальная точка кипения Тнтк и тем больше величина Гi (см.
таблицу 6.2).

111

Таблица 6.1. Основные различия между физической и химической
адсорбцией.

Физическая адсорбция

Химическая адсорбция

1) Теплота адсорбции ~ 10 ÷30
кДж/моль
2) Скорость адсорбции W ~ a –
число ударов о стенку
3) Температурная зависимостьскорости W ~ a ~ √T
4) Адсорбция неспецифична и ряд
по адсорбируемости сохраняется
на любом адсорбенте.

1) ~ 100 ÷ 300 кДж/моль
2) W = a⋅exp(-E/RT), где Е>80÷120
кДж/моль
3) W ~ exp(-E/RT) – скорость резко
увеличивается с температурой
4) Адсорбция специфична. Данный
газ может с одним адсорбентом
реагировать, с другим – нет.

Таблица 6.2. Объёмы газов, адсорбируемых на 1гактивированного
угля при 15оС.

Газ

Vадс. см3

Тнтк К

SO2
Cl2
NH3
H2S
HCl
CO2
CO
H2

380
235
181
99
72
48
9,3
4,7

263
238
243
213
188
195
72
20

6.2 Изотерма адсорбции Лэнгмюра.
Основной
характеристикой
адсорбции
является
зависимость
равновесной Гi = f(P) при постоянной температуре. Рассмотрим систему
газ – твёрдое тело при допущениях Лэнгмюра:
1) Адсорбент –совокупность одинаковых адсорбционных центров,
т. е. поверхность адсорбента однородна;
2) Межмолекулярными
взаимодействиями
адсорбата
на
поверхности можно пренебречь;
3) Каждый центр адсорбции взаимодействует только с одной
молекулой адсорбата, причём молекулы адсорбата не
перемещаются по поверхности.

112

На поверхности может быть только один слой адсорбата с предельным
заполнением Гм. Оценим еговеличину:

1см2=108⋅108 (А0)2 = 1016(А0)2, Sмолек=1÷10 (А0)2,
тогда

Гм = 1015÷1016частиц/см2.

Для монослойной адсорбции удобно оперировать степенью
заполнения θ, т.е. отношением адсорбции при данном Р к предельной
адсорбции Гм:

θ = Г/Гм
Запишем установление равновесия системы в виде следующего
процесса:

А(Г) + S ⇔ AS.
Условие...
tracking img