ТЕОРІЯ ОБ'ЄМНОГО ЗАПОВНЕННЯ МІКРОПОР

В основі теорії об'ємного заповнення мікропор (ТОЗМ) лежать два основних положення потенційної теорііПоляні: температурна незалежність адсорбционного потенціалу і співвідношення для коефіцієнта аффинности. За ТОЗМ молекули, розташовані головним чином уздовж пори, взаємодіють один з одним подібно взаємодії при утворенні полімолекулярного шару, проте на відміну від останнього більшість молекул в мікропорах знаходиться в безпосередньому контакті зі стінками пори. Ні теорія Ленгмюра, ні теорія БЕТ і ніяка інша не підходять для опису процесу адсорбції мікропористими тілами.

Розміри мікропор такі, що в них відбувається перекриття полів поверхневих сил протилежних стінок пір, що значно підвищує енергію адсорбції і спотворює профіль меніска конденсату в порах, відповідний рівняння Кельвіна, тобто призводить до додаткового всмоктуванню адсорбата і різкого збільшення адсорбційного потенціалу. Цей ефект чітко спостерігається при адсорбції речовини пористими адсорбентами однієї природи, але мають різні розміри пір. Якщо розміри мікропор в пористих системах порівнянні з розмірами адсорбованих молекул, відбувається різке збільшення адсорбції в області малих рівноважних тисків. Гістерезису в мікропорах зазвичай не спостерігається.

Особливості адсорбції на мікропористих тілах проявляються в їх виборчому дії. Вибірковість (або селективність) мікропористих адсорбентів суттєво вище, ніж переходнопорістих, завдяки тому, що більшість адсорбованих молекул взаємодіють безпосередньо з поверхнею адсорбенту. У більших норах така взаємодія характерно тільки для першого шару, в наступних шарах взаємодія не залежить від природи адсорбенту, а визначається тільки природою адсорбата. Крім цієї особливості у мікропор може проявлятися ситової ефект, що полягає в тому, що адсорбироваться можуть тільки ті молекули, розміри яких менше розмірів мікропор чи рівні їм, в зв'язку з чим все мікропористі адсорбенти (не тільки цеоліти) називають молекулярними ситами.

Загальне рівняння теорії об'ємного заповнення мікропор має вигляд експоненціальної залежності

або в логарифмічних координатах

де Aq - максимальна адсорбція; Е 0 - характеристичне енергія адсорбції стандартного адсорбата.

Показник ступеня п знаходиться в діапазоні від 1 до 6, зокрема, для більшості активних вугілля п = 2.

Обсяг рідкого адсорбата можна визначити за рівнянням

де Vq - граничний обсяг адсорбційного простору, приведений до нормальних умов.

Якщо виразити адсорбційний потенціал е через тиск пара, рівняння адсорбції можна переписати:

Посгроеніе прямий в координатах дозволяє по

лучити константи і Е. Обсяг мікропор розраховують за рівняннями:

де Л /, р ж - молекулярна маса і щільність адсорбата в рідкому стані.

Оскільки для більшості активних вугілля п = 2, для розрахунків можна використовувати рівняння Дубініна - Радушкевіча:

де В - константа, що характеризує адсорбцію.

Для багатьох крупнопористих активного вугілля справедливо рівняння з показником ступеня, рівним одиниці п = 1:

де В ' - константа, що характеризує енергію адсорбції на Великопористий активному вугіллі, до - константа, рівна

Останнє рівняння подібно рівняння адсорбції Фрейндліха, яке є окремим випадком загального рівняння ізотерми адсорбції з теорії об'ємного заповнення мікропор.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >