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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 26.07.2024

Просмотров: 97

Скачиваний: 1

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

90

адсорбцксиную, размещаясь в последней относительно свобод­ но* Взаимодействием молекул адсорбатов между собой на по -

верхнооти мояно пренебречь С особенно в случае, локализован­ ной адсорбции): .ведь средние расстояния - адоорбат-адсорб -*■

бат еще достаточно велики.

2 ). С ростом равновесных концентраций средние расстояния

между молекулами уменьшаются, и степень их взаимодействия увеличивается.. При .совместной адсорбции двух я более веществ ярко проявляется конкуренция между молекулами разного оорта

за обладание частью поверхности ( адсорбционного объема ) .

В общем конкуренция имеет меото и при малых степенях запол­ нения, но с ростом их быстро увеличивается. При болыпих зна­ чениях Ф преимущественно происходят’взаимное вытеонение компонентов.

Крайним случаем адсорбция, при;ко торой на -поверхности

((вгобъеые пор ) при любых равновесных концентрациях коыпо.-

нентов нет свободных меот, является адсорбция из раствоюоз.

Здесь все компоненты раствора вытесняют друг друга ( причем,

из обеих (|оз ) , Поэтому термин "адсорбат" в равной мере от­ носится к каждому из компонентов, образующих раствор. Сохра­ няющиеся в научной литературе по адсорбции из растворов тер-

ми® "адЬорбат" и "растворитель" - всего лишь распостраненный прием, позволяющий выделять объект, относительно которого проводится непосредственно измерение, а также адоорбирую -

щийоя намного сильнее остальных юмпонентов раствора.

Адсорбция из растворов - сложное явление, обуслов - .

ленное целым комплексом взаимосвязанных причин и, в свою оче­ редь, вызывающее большое изменение в системе. Изучение про­ цессов адсорбции в жидкйх средах значительно осложняется тем,

что теплзвые эффекты процесса намного меньше, чем при адсорб-

91

ции газов к паров, Зто лег® объяснима, постольку! а).Сум­

марный тепловой эффект есть разность тепловых эффектов по­

глощения индивидуально взятых компонентов раствора С чаоть тепла, выделяемого лучи” адсорбирующимся компонентом, тра­ тится на вытеснение другого компонента из адсорбционного

объема, т®' есть на десорбцию,).

б ). Вели даже адсорбируемость компонентов реэго различна,

то и в этом oj^ чае и з-за большой теплоемкости жадностей не удается надежно'измерить изменение температуры сиотемы.

Другой причиной, затрудняющей получение информации о ха -

рактере взаимодействия в адсорбционном слое, является от­ носительная недоступность использования ряда методов, ши­

роко и

аффективно применяемых при изучении

адсорбции газов

и паров

С ИК - спектроскопия, ЯМР, ЭПР и т

. д . ) . Наконец,

адсорбционный слой не образует, в сущности, новой фазы, а

представляет собой область раствора, отличную по свойствам от объемной фазы, причем, выделить эту область чрезвычайно трудно.

Вот почему до сих пор едва ли не единственным источ­ ником информации о поведении веществ в адсорбционном объе­ ме является изотерма адсорбции, которая, оообенпо в отсутс­ твие других независимых экспериментальных данных, оставля­ ет, к сожалению, много возможностей для импровизаций. Обра­ тимся к уравнению адсорбции.,

Постольку поверхность ( или объем пор ) адсорбента всегда покрыта молекулами адсорбированных вещеотв, можно записать!

© £ + © а + .... ©i. e i

С 168 )

92

где ©j, - доля поверхности, занятая L >ым компонентом.

Процесс адоорбции есть процесс взаимного вытеснения, и для двухяомпонентного раствора справедливо

( O a + ^ v — ------------- (1 )у + ( 2 ) й (1б9)

где индексы "а1* н "V" относятся к адсорбционному слою и объемному раствору соответственно.

Как иэвеотноСстр.24) , частнш условней равновесия является равенство химичеоких потенциалов каждого компонен­ та во всех фазах окстемы, то есть

^<*,1 e f v , £

к

(U-a.z * ^ - v .a

(170)

Следовательно:

4 R T tv tX a ^ ’Y a .t а (4V> R T

171)

л Ш г Ё а / ^ а , » * ^V ,2 * R T & v 'X yj l * '(Jy,2.

 

 

 

 

 

 

 

, C 172)

О

О

‘•стандартные

химические

потенциалы

где: j\la,L и

^ y ,l

компонентов;

X&,t и

Х у ,1

~

мольные доли

компонентов»

 

 

и

^V jl

“

коэффициенты актив­

ности компонентов

раотвора в адсорбционном слое и в объем­

ном растворе

соответственно.

 

 

 

Далее:

 

 

 

 

 

 

 

( < ! -

K l

*

КГ «ft

 

 

 

'

 

^

 

 

X V

tfv.f

( 173 )

S3

Обозначив

£

 

О

 

f t

 

p Q

 

JVCv({ - ^ a , i - А ^ и

 

 

д ^ 2 и разделив

(17Ч )

иа

<173),

подучим J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- f

&(ц 1 -

AjUg

 

Х а д '^ Ч *

Tkv.l’ Ty.f

_ _

g

RT

 

Х у д ‘Y^*2-

^

~ й > 1

Ya -c

 

 

(175)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введем

дополнительно

обозначения:

 

 

 

 

 

Y a . i

=

 

”,

"(fv.i/ tfv .i

- K v ‘t

 

-[>^1 " ЧЦ*]

 

- K

b

у

 

 

e

 

* T

 

*

 

 

Здесь

отношение

й а . ь / ^ а д

характеризует взаимодействие

между

молендами в

адсорбционном с д о е . '^ ь / ^ у д

- в объем­

ном растворе;

]^5

есть константа "чистого" взаимодействия

адсорбат

- адсорбент.

Следовательно:

 

 

3 ^ =

Х а д

‘

Х у д

 

X v ti

‘

^ о .,!

По определению мольной доли:

 

X v ,f

31

f

“

Х у ,а

< C o,[

■**

I

"

 

i

( 177 )

( 178 )

Подставляя (176) в уравнение (177) и решая его отпоонтелыю величины полного содержания второго компонента в адсорбцион­ ном слое, подучим:

Ха .д

't + C X - Q x j ,

( 179 )

94

•4о естьобще* уравявяае «эотермы здоорбпав аз бяяарнмг раствора». Хяичеахжв ютенцввлн, входляе С черва к *)

в Ураяваяяс <17»), м

амамт «своп» физячесюге впила в аа

югу* бит» опредслот

аваяарамаяталвв» ( можно определе*»

яг жямаяевяв). • ш п

о *й№ А>дат1 ватарео яредстявля»*

отатвотячаомв выводы уДяайй* ваотермн адсорбцяя as раст­ воров, так п к ояа позволяя хат» авали ковкреТиш фиэя - чеоккн иртняаы аДЬорбцяояного слоя, положеяины в ах оовову, В чаотвоотя, Эверетт дал асие толиаааае доастяатм равновесия,

В уравнение

>

 

(176)

входят pasaoota хямачеоях потемдолов частых вдмювентов раствора да я поела адсорбции. Как вэвмтяо.

 

‘f U *

O V n t

(S66)

Эверетт, вопольэова»

для овойодной внерп»

оаомыы выраже­

ние

 

 

 

 

 

4 - U - T

( £ * ” % & ’ ) .

(160)

где: &

 

 

 

* чаоть обвей

ентровяк, ответственная за в к

 

фЯ17рацив адсорбдоиного олоя|

 

• часть, ответственная за колебательные в вра­

 

щательные аффекты адсорбированных молекул

 

(терминеокая составляемая аатрояяя).

получил:

 

 

 

 

Р*, 3*ал'ТСу.а

a,U.t-fcUa.

 

^

* * • з ч .

' [

■ т

 

(Ш )

95

 

8Дбом д11^ * T X a,t" U'Vjt

- xвменение внутренней гаер»

гак окотемнело к после адрорбдаи}

А ^ ® А

“ изменение внтровии, вне «•

ванное изменением характера кодерательно-вранателынх дви­ жение молекул раствора до н после адоорбцяя.

В выражении

(181), tW дОВЯ1«лw o :

„ #

 

r A U . t - f c U f t

A & i - Д ^ а

 

~ L

R T

R

“

0.

 

 

(102)

Проанализируем внрахенне (179). При К 1И ( онльная адсорб­

ция юмпонента S) уравнение принимает форму уравнения Лвкг-

«Р«*

rV4

_

 

 

* " I 7 » x i

 

 

(18Э)

 

 

и адсорбция опном-

 

 

ваетоя изотермой I

 

 

(рис.И2). При К<2

 

 

(ореимухеотвенВо .

 

 

адсорбируется вони

 

 

пекеат.Х), урохе-

 

___

т е смет вид:

 

0 ,5

ОС*

 

рио.ег

 

гИ * »

a '*-

I - х * ...

( I H )

х ему отвечаете» терма.Ж.,Води X • I ( ивмпоиентм явбч-

рательяо хеадоорбирувте^ ) f t o

З С а , » - х а

,

« в д

Смотрите также файлы