Файл: Глущенко В.Ю. Введение в физическую адсорбцию учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 26.07.2024

Просмотров: 92

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

67

*сорбируемых веществ. Теряются представления об удельно! по­ верхности, поскольку весь скелет микропористого адсорбента,

как бы обстоящий из оетки лонных, атомных или молекулярных агрегатов, взаимодействует о чаотипами адсорбата. Теория объём­ ного заполнения мнкропор даёт внергетичеокое (а не чисто геометрическое) определение микропоры.

Боди распределение значений адоорбционных потенциа­

лов внутри объёма пустот (пор) твёрдого тела таково, что, во-

первых, минимальное значение потенциала 'j'm m обеспечивает

в элементе адсорбционного объёма существенное повывение кон­ центрации адоорбата но сравнению с равновесной объёмной фа­

зой и, во-вторых, концентрации

адсорбата

в

элементах объёма

о H'm.ln,

* ^

m ax заметно не

отличаются,

то такая пористая

структура

висит

название микропористой,

а

соответствующие

области адсорбционного пространства - мнкропор. Эти уоловия могут быть записаны в виде неравенств

и .

( Ш )

Значения И заключены в интервале

от 2 до к .

Данное определение микропор

оодеркит прямое указание

на важнейшую оообенность адсорбции в них. Веоь объём микро-

пор,

в которых адоорбционный потенциал оказывается повывенным

и з-за

наложения силовых полей противоположных "стенок",

участвует в адсорбции. Последняя происходит путём распределе­ ния адсорбированного вещества по всему объёму микропор;

тогда теряются представления о послойном заполнении "поверх­ ности" (не имеющей здесь обычного смысла). Отказываясь от


68

представлений о "поверхности микропор", теория не исключает понятия о пограничной области пространства, внутристаторой значение потенциальной анергии отличается от ее значений в равновесной объёмной фазе. Эта область включает периферию твёрдого тела и контактирующего о ней газа или пара. Но спе­ цифическая особенность мйтаопориотых адсорбентов состоит в том, что весь объём мякпопою входит в эту область.

Наличие в выражениях (14б) множителя "Т" Своди Н « 2 * 0 говорит, каэалооь бы, о неприменимости определения

понятия "шпфопора", даваемого теорией. В самом Деле, с повы­

шением температуры

неравенства

переходит

в 4 Vin. "vakT

, к поры

"исчезают". Кроме того,

так

хак

4*min.

зависит

от природы

вещеотва,

то получается,

что

 

один и

тот же адсорбент в среде одного

газа имеет поры, в

сре­

де другого не имеет. Указанное противоречие носит, скорое все­ го, мнимый характер. Во-первых , теория объёмного заполнения микропор не отрицает,. о чём оказано выше, существования погра­ ничных облаотей пространства. Во-вторых, с повышением темпера­

туры "иочеэают" не поры, а механизм ажсорбпии. отличающий вти

поры от других,и тогда нет смысла выделять

данный тип нор в особый класс. Предлагаемая теорией объёмного заполнения классификация пор является одновременно и класси­ фикацией сорбционных процебсов - в этом большая диалектичес­

кая ценность теории, рассматривающей процеос адсорбции

в

•дчнстве и глубокой

взаимосвязи причин, его вызывающих.

 

Основное

значение в теории имеют две функции:

 

 

\

 

А * R T Си. p s /p

( Ш )

 


69

ж w / = a Y m (i46)

Юпомнлм, 4io потенциальная теория Полянн танке использует выражение (ом.уравнение 105), не отличающееся по своему виду от (147) и интерпретируемое как адоорбцконный потенциал.

Другиыи словами, очитаетоя, что "р" еоть давление адсорбата

в равновесной газовой фазе, а "р& ” - давление внутри пор у

поверхности, на которой

происходят конденсация адсорбата.

Теория Полянн принимает,

что адсорбированное вещество может

быть

отождествлено о

жидкой фазой (p s ) при любых значениях

"р °.

Теория объёмного

заполнения рассматривает адсорбированное

вещество как особую Фазу, которая может быть и не конденси­ рованной. Только насыщенная адсорбционная фаЗа может быть названа "квазижидкой", в то время как теория Полянн приписы­ вает свойства нормальной жидкости адсорбату даже при малых заполнениях, то есть уже в первом слое.

Веджчжва "А" в уравнении (147) интерпретируется как Уменьшение овободной энергии при адсорбции, равное дифферен­ циальной мольвой работе при переходе одного моля адсорбата из состояния нормальной жидкости в адсорбированное состояние при неизменной температуре. Кроме того, теория объёмного заполнения микропор исходит из положения о том, что свойотва адсорбированных микропористыми адсорбентами вещеотв в принци­ пе отличаются от свойств соответствующих им объёмных жидких фаз: например , будучи сильно сжатыми, вещества в порах харак­ теризуются практически постоянными коэффициентами термичеоко-

го расширения. Опыт показывает, что при адоорбцяи в микропо-

рах безукоризненно сохраняется линейная зависимость логариф-

. _ДТ ' Н

то

на аредехыюй веячкп адрорбцпх от температуры, а коэффициен­ ты м ри чаосаго рвояхренжя замети и м м х, соторьи харая-

мрш дхя вернадавоге ооотояяяя мааоти. Эм •ботоямдьотм

паз и л л жатв стропе* мрмояпмпчеаязв овмалв адоврбцл

в кахропарах. Пн ж будем бола педробво оотахавдкватьоя ва

обооиаана а рааянпв предотаелмяй мари оЛЫммзго завод-

и н я ( хм егого нови обратим* х таким, вапример, рабо­

там -

Поэтому ааюпам раздое зайчатам о «ом,

что ахи

ва пеождввх w o n u u l морвв закапается в анводо

фуякции,

аваля чесий аях моторов в точвоота соответствует

ввху вэвоотвого в таорм растворов ураввепя Гиббра-Дпгема*

Звачвт, адсорбция я мвхропорах оохонваемя ао-оудоотву

(это весьма ваяю!) охпм вэ фуадамеятадьных уравнений твори*

пегдомешгя гецеоп мжжоХ фааей, то аон ебьёимв..

И . КАПИЛЛЯРНАЯ юшднсйшмШ Ь

Теория «бвбммго вшохваняя ыифоаор, л х оказано

С

вив, отпаиваем* ат геометрачеопх арехотаивнк! о поверхsoon раздел оооуяествущих фаз в тем едучао, когда вся яеграпчвая абдаоть проотраяотм, "задванааваая1' обе фазы,

вкхмчаотоя ъ облоть повиаквого адоорбцяовюго потенциал..

к когда мелка отенок икого боды» адеорбкруюянхоя модекуд,

когха вари язотаточи» бехывяе?

Усматривая иекеторые теорхк адсорбции , мы нигде,

в оудооти ,ео я к считать теорхв ебыёмизго заполнения мик­ ропор, яе овяэнвал прямо, в явном виде, характер адсорбции з характером яеркстосм, те естьвигде не отавхл вопрос:

как вяяет гмиетояя пер ва адсорбции?


71

?аоонотрсм бдгсав мв-двр-ваальсовоС авеорйрв паров в строго цвлввхрячаоков воре. Хорошо ззваотво, что со» хаавлляр

©ПУОТВ» в ж ивом , шнв~

 

 

 

 

 

тнаатгв *го о т » , то

 

 

 

 

 

жядвоото похжмамя в ва-

 

 

 

 

 

пвлляра ш яеваторув вн~

 

 

 

 

 

оо>7

к

о обрааоваам

 

 

 

 

 

ааромхтого и н о й

 

 

 

 

 

(рва.

Я ),

Обоввачявг чаре

 

 

 

 

 

в

- крсово!

угол омачв

 

 

 

 

 

ваяяя, черев б

- rw u*

 

 

 

 

 

вую оадг яовврквоотаого

Рво;Э1,

Схема тодвятвя

 

 

ватяжоввя.

 

 

п ю и а I

жанядляре.

 

 

 

 

 

 

 

9ю

столба ввжаоотв вноото!

к вираавтоя товз

 

S T 'Z ^ .iip *

2 0 b ,Elu ^ C o s 0 '

 

(I%#)

гявз

ражуо шявлляра, равви! ралвуоу маме»;

J3 -

плэтнММ явдвоотвз кровавахеше 23«,гшбСо*£. оуммярвая

овла тоаорхшотяого натямажя.

 

 

 

 

Отсюда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К.

2

б* C o s e

 

 

 

 

 

 

ш

.Я

 

 

 

(150)

 

 

 

 

 

 

так т а

 

Р ~

^ / V m

 

 

 

(151)

 

 

 

 

 

где к - колавглирная маооа,

ДГ -

мольный об*8м вяжвооп, то

 

 

 

 

т .

 

 

 

 

 

 

2

^ C o s e -Vta

 

 

 

 

 

 

M

' s UL

 

 

 

(152)