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

100

1едаеличина К опре­

деляется ко ураииению (177).

Пом ш м рассматривал две ваянеАие величины, оп­

ределяющие доведение овальных раотворов - коэффициенты ак­

тивности я размеры молекул адсорбируемых веществ )•

Обратимся к уравнение (177). Оно предполагает линейную эа-

вКоимооть адсорбции одного яоыпонента от адсорбция другого.

Яз ведь размеры молекул компонентов раствора в большинстве олучаев различны, а коэффициенты ахтявнооти не равны едини­

rxeO^iuQyi.- активности кошонентов в поверхностном а объем­ ном растворах соответственно.

Уравнение (194) более строгое .н о ... неудобное для ис­

пользования, ибо содержит несколько неизвестных величии (по крайней мере - коэффициенты активности

Но если адсорбция молекулы октана обусловлена в основном ди­ сперсионным взаимодействием о поверхностью при преииущеот -

веяно плоской ориентации, то адсорбция опярта во многом обу­ словлена взаимодействием с гидроксильная группами поверх -

ности по типу водородной овязи при преимущественно наклонной

понентов в адсорбционном слое, то полезно не забывать, что введение этого понятия явилось, по-оушеству, формальным при­

емом, ничего не дающим для понимания особого характера неж­

нолекулярних связей, но упрощающим «тематическую модел~ сис­ темы. Поэтому коэффициент активности еоть мара отклонения в

поведении вещества от того состояния, которое мы сами ( к про­ извольно ) выбираем в качеотве стандартного ( идеального).

При адсорбции из растворов вообще не существует простой фи­ зической модели (исключая тривиальный случай отсутствия из­

отопной адсорбции), для которой поверхностные коэффициенты

активности оставались бы равными единице. Вероятно, можно ут­

Молекулы, находясь в поле адсорбционных сил ( причем, на оа-

мых активных центрах), теряют по крайней мере одну степень

свободы и, строго говоря, их оеотояше отличается от «ого, в

котором находятся молекулы п объемном реатворе

выбор способа определения коэффициентов активности зависит

где JUi^ - хиынчеспй потенциал в объемном раствора, для поверхностного ресивера можно записать:

Отовда оледует понятие коэффициента активности s адсорб­ ционном одое;

Такой юаффидаент активноотя равен единице только при от­ сутствии адсорбции. Наиболее современный способ определения

коэффициента активности заключается в выборе такого состоя­

нии, в котором находится компонент на поверхности при рав­ товеси" с чистой жидкостью.

При адсорбции из растворов ограниченно смея ива ввился

веществ изотерма избыточного соединения не очень сильно

отличается от изотермы полного содержания. Объяснение здеоь

бируемое ть другого компонента (растзоритедя). Типичным при­ мером такой адсорбции являетоя поглощение ароматических оое-

103

бции из подобных раотворов отличается от применяемых при адсорбции из систем о неограничеаной растворимостью. Час­ то они вытекает яэ требований практической целесообразно­

сти . Остановимся на них подробнее* Во-первых, небольшая растворимость С обычно в деоятках н оотнях ммоль/л) зат­

рудняет использование в качестве равновесной вюнцентрациг

вежчины мольной доли, что, отрога говоря, делать было бы

правильнее. Поэтому величина адсорбции обычно определяет­ ся по формуле

где: CQ я Ср - исходная и конечная юнце игра ции адсорбата

[ммоль/л]; - объем паотвора, взятого для ад-,

сорбции [млЗ ; Ш . - масса навеоки адсорбента адсорбция, размерность которой [мноль/t]*

Так как

ID*

ченяй С.р а м можно приближен» считать

(199)

Во-вторых, на опытных изотермах типа X ( ряс.**) обычно отсутствует ниспадающая к оси Сраэи ветвь ( как ва рно.43)

Вряд лк ато говорит о.каком-то принципиально особом отро­ ения адсорбционного слоя ( механизме адсорбции). Скорее всего, причина в том, что мы измеряем узкуо начальную об­ ласть полной изотермы адсорбции, воли бы.такая существо -

вала, В то ив время, здесь несомненно есть внутренняя связь между адсорбцией из растворов ограниченно смеши­ вающихся веществ и адсорбцией газов я паров. Переход изо­ термы в область i f i c o r t i t ( горизонтальная часть на I )

не оставляет сомнений в том, что адсорбционный объем прак­ тически нацело заполнен молекулами адсорбата. Поэтому.ве­ личину V * иожно оценить по адсорбции сильно адсорбирую­ щегося вещества из его омеси со слабо адсорбирующимся компонентом, например, по. адсорбции ароматических соеди -

нений нз водных'растворов. Тогда

(aoo)

иди

(201)

Важно иметь в виду, что растворимость адсорбата Не должна быть слишком малой,- в противном случае молекул просто "не хватит" для заполнения " \fc ( или v> ) i ведь в любом слу­ чае в объемном растворе останется часть вещества, опреде­ ляемая условиями равновесия. При выборе стандартного ве -

шества, по которое определяется *\£». или & . нужно ру -

ководотвоватьоя, кроме того, достаточной симметричностью

1

105

молекул адсорбата, чтобы исключить по-возможности другие,

кроме наиболее вероятной, ориентации молекул на поверхнос­

ти. 3 втом смысле удобны ароматические соединения ( второй компонент должен адсорбироваться слабо). Плоская ориента -

ция их моле зуд на поверхности большинства адсорбентов наи­

более вероятна. Однако такое, например, вещество, как гид­ рохинон, мало пригодно, ибо в водном растворе С еоли взять такую систему) молекулы гидрохинона, имеющие две ярко вы­ раженные гидрофильные группы, образуют относительно проч­ ные комплексы с молекулами воды. Эти гоиплекоы, попадая на

Оно отличается от известных нам уравнений адсорбция, напри­

мер, ( 177,181,194) тем, что не содержит данных о втором компоненте и является уравнением Генри для начального пря-