ТЕОРІЯ КАПІЛЯРНОЇ КОНДЕНСАЦІЇ

Утримання газів і парів пористими тілами і їх адсорбційна здатність залежать від природи взаємодіючих тіл і від структури пористого тіла. Якщо структурний фактор для макропористістю адсорбентів має мале значення, то вже для мезапорісгих тел його роль різко зростає. Це обумовлено проявом капілярних сил, дія яких з ростом дисперсності тіла безпосередньо пов'язане зі спорідненістю адсорбата до адсорбентів.

Розглянуті закономірності залежать від смачиваемости рідиною поверхні пористого тіла. Спорідненість буде достатнім при смачиваемости рідиною поверхні твердого тіла і з'являється конденсації в порах. Тільки при змочуванні капілярні сили будуть втягувати адсорбат в пори і забезпечувати адсорбционную здатність пористого тіла. Чим менше розмір пір, тим сильніше капілярний утримування адсорбата (в зворотному випадку - капілярний виштовхування). Адсорбція на несмачіваемих поверхнях мінімальна і можлива тільки на рівній поверхні і в великих порах.

Адсорбція на мезапорістих тілах відбувається за механізмом капілярної конденсації. Капілярна конденсація починає проявлятися при певній мірі заповнення адсорбенту або при певному значенні тиску пара, характерному для даної системи. До цього моменту поверхнева енергія адсорбенту практично повністю компенсується в результаті полімолекулярної адсорбції, а мікропори заповнені адсорбатом.

Зі збільшенням тиску газу або пари конденсація відбувається і в більших порах, радіус меніска рідини г в яких знаходиться відповідно до рівняння Томсона - Кельвіна:

Знак мінус в рівнянні відноситься до негативної кривизни (до увігнутому меніску), коли рідина змочує капіляр. В цьому випадку конденсація парів в капілярі відбувається при меншому тиску, ніж

на рівній поверхні, тобто , а рівняння називають рівнянням

капілярної конденсації.

З рівняння Томсона - Кельвіна слід, що вираз для адсорбційного потенціалу має вигляд: , тобто по теорії ка

піллярной конденсації адсорбційний потенціал приймається рівним капілярному потенціалу.

З аналізу представлених рівнянь видно, що зв'язок адсорбционного потенціалу зі структурою і природою адсорбенту виражається у вигляді простої залежності від радіуса меніска конденсату в порах. Інші параметри, що визначають адсорбційний потенціал, відносяться до конденсату.

Варто помститися, що радіус меніска можна прирівняти до радіусу пори тільки при повному змочуванні.

Рівняння капілярної конденсації Томсона - Кельвіна, в яке входить радіус кривизни меніска, можна використовувати для розрахунку функції розподілу пор за розмірами.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >