Лекция 06

§ 5. Потенциальная теория адсорбции Поляни
1) адсорбция обусловлена чисто физическими силами
2) на поверхности адсорбента нет активных центров, адсорбционные силы
действуют вблизи поверхности, создавая возле нее со стороны газовой фазы
непрерывное силовое поле
3) адсорбционные силы действуют на расстоянии, большем размеров молекул
адсорбата, и создают вблизи поверхности адсорбента так называемый
адсорбционный объем, который в процессе адсорбции постепенно заполняется
молекулами адсорбата
4) по мере удаления от поверхности адсорбента адсорбционные силы ослабевают и
на некотором расстоянии от поверхности становятся равными нулю
5) взаимодействие молекулы адсорбата с поверхностью адсорбента не зависит от
количества молекул адсорбата в адсорционном объеме (возможна
полимолекулярная адсорбция)
6) величина адсорбционных сил не зависит от температуры, поэтому от
температуры не зависит и адсорбционный объем
7) адсорбат на поверхности адсорбента (в адсорбционном объеме) находится в
жидком состоянии
За меру интенсивности адсорбционного взаимодействия
принят адсорбционный потенциал – работа, которую нужно совершить
для переноса 1 моль пара, находящегося в равновесии с жидким адсорбатом в
отсутствие адсорбента (pS) в равновесную с адсорбентом газовую фазу (p)
4=0(V4)
адсорбент
3(V3)
2(V2)
 1=max(V1)
Vi=aiVm
Характеристическая кривая выражает зависимость
адсорбционного потенциала от адсорбционного объема
i
Vi
Поскольку адсорбционные силы не зависят от
температуры, характеристи ческая кривая,
описывающая адсорбцию данного адсорбата на
данном адсорбенте (допустим, этанола на
активированном угле), одна и та же для всех
температур – температурная инвариантность
характеристических кривых
Таким образом, по одной характеристической кривой можно построить
изотермы адсорбции данного адсорбата на данном адсорбенте при любой
температуре
Также было установлено, что характеристические кривые, описывающие
адсорбцию различных адсорбатов на одном и том же адсорбенте, при всех
значениях объемов адсорбата в поверхностном слое находятся в
постоянном отношении  - аффинность характеристических кривых
i
1
2
3
Vi
Таким
образом,
по
имеющейся
характеристической кривой для одного
адсорбата на данном адсорбенте можно
построить (зная коэффициент аффинности)
характеристическую
кривую
любого
адсорбата на данном адсорбенте (а.
следовательно, и изотерму адсорбции)
Теория Поляни хорошо описывает явление
адсорбции на макропористых адсорбентах
§ 6. Капиллярная конденсация
Адсорбция на переходнопористых телах происходит, в основном, по механизму
капиллярной конденсации, которая начинает проявляться при определенной степени
заполнения поверхности адсорбента () или при определенном значении
парциального давления абдсорбата в газовой фазе.
При этом поверхностная энергия почти полностью скомпенсирована в результате
протекания полимолекулярной адсорбции, а микропоры (при их наличии) уже
заполнены адсорбатом.
Для переходнопористых
адсорбентов характерна изотерма
адсорбции с петлей капиллярноконденсационного гистерезиса.
Начало появления гистерезиса
зависит от природы адсорбента и
адсорбата.
В конических порах конденсация
начинается со дна пор, где
кривизна поверхности
конденсирующейся жидкости
наибольшая, гистерезис
отсутствует
десорбция
a
адсорбция
p/pS
a
p/pS
В цилиндрических порах с одним
открытым концом конденсация
также начинается со дна пор и
протекает полностью при одном и
том же давлении адсорбата,
гистерезис отсутствует
a
p/pS
Если у цилиндрической поры тех
же размеров ода конца открыты,
то конденсация начинается на
стенках цилиндра
a
p/pS
§ 7. Теория объемного заполнения микропор
Размеры микропор сравнимы с размерами молекул адсорбата. Поэтому находящиеся
в микропорах молекулы адсорбата интенсивно взаимодействуют как друг с другом
(теория БЭТ), так и со стенками микропор (теория Лэнгмюра). В микропорах
происходит объемное заполнение адсорбционного пространства, поэтому за
основной геометрический параметр микропористого адсорбента целесообразно
принимать не поверхность, а объем пор.
В основе ТОЗМ лежат представления потенциальной теории Поляни с ее основными
параметрами
и положениями
функция Вейбулла
Е – характеристическая энергия адсорбции
(E,n)f(T), E/E0=
n = 1…6 (в зависимости от природы адсорбента)
=a/a∞=V/V∞
lna
lna∞
Для большинства активных углей n = 2 и
B=R2/E02
Уравнение Дубинина-Радушкевича
Для многих крупнопористых активных углей n = 1 и
B=R/E0