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: 90
Скачиваний: 1
55
предложенной им для модели плоского адсорбента, М.М .Дубинин и Л.З.Радушкевич, сделав тот же вывод для модели пористых
тел, не только показам зависимость между адоорбируемостыо веществ и характером пористости, но и установили глубокую внутреннюю связь явлений моно-и полимолекулирной адоорб%ин.
Подставляя в (tI3 ) значения % и иЗ из уравне ний (106) и (107), получаем:
где В - константа, которая зависит от размеров пор и долж
на быть найдена из изотермы адсорбции какого-либо пара на
дан.;ом адсорбенте. Для |
этого, выразив уравнение |
(116) в ло |
||
гарифмической |
форме |
|
|
|
V |
= ^ |
у ' ' Р |
( Ч f V p ) 2 |
« п > |
ного ветеотва на разных адоорбентах в лога рифмических координатах уравнения ( П 6 ) .
Наклоны прямых позволяют найти значения В, а отрезки, отое-
|
|
56 |
каемые |
на ооя ординат - |
численные значения адсорбированного |
о 6 ъ & |
п л . ь .й аУравнение |
Хорошо описывает изотермы адоорбцин |
паров органических вешеотв меляшориотыми телами в интервале
Широкое развитие учения об адсорбции микропористыми адсорбентами ( труды М.М.Дубинина, Б.П.Беринга, В.В.Серпино-
кого и их сотрудников) привело к возникновение качественно новых представлений о механизме заполнения микропор, о свойст вах адсорбата в них, о чём будет сказано позднее.
У н . тео рия подмшкулярюйадсорбции б э т £9 .й -£2.5 1.
Попытки обобщить представления Лэнгмюра и Поля-
ни привели Брунаувра, Эммета « Теллера к создание теории полимолекулярной адсорбция, нэвеотной как теория БЗТ (по начальным буквам фамилий авторов). Основные положения теория таковы.
1. Поверхность адзербента однородна.
2 . Каждая адоорбарямикая молекула является центром для адоорбцин другой можежгды.
3. Взаимодействием молекул в адсорбционном слое вдоль поверхности можно пренебречь. Объединяя два первых уолозия, можно сформулировать их по-другому: молекулы, попа дал на поверхность (пуоть ухе н занятую), не покидают её немедленно, но образуют кпетиые адсорбционные вошлекоы.
Обратныоя к рисунку 28.
57
Л д о о р б е н т
Рио,28. Схематическая модель адсорбционного одой по предотавлениям теории БЭТ. Здесь к - центр для адоорбции молекулы В, ио не молецгл J и Е; В - центр для адоорбции молекулы С, но не молекулы X.
Конечно, эта охема весьма уоловна, оообенно
если сопоотавить её о другим важным допуцением таоряа: во
втором и последующих слоях молекулы имеют такую не оумму
отатистнчеокнх состояния, как в жидкости. В реальное жидиоо-
,п жаждая молекула имеет примерно 10-12 ближайиих соседей;
в модели БЭТ при простой кубической упаковке - толью
шесть. И нм не меиее, несмотря на отель грубые допущения,
уравнение БЭТ оказалось одним из наиболее удачных аналити
ческих выражений в теории адоорбции. Именно уравнение БЭТ
описывает все пять известных типов изотерм физической
Рно.29. Тип I - изотерма Лэнгнюра (мономолекулярная адсорбция); тип II - & -образная изотерма (харак терна для полямолекулярной адсорбции); тип III - изотер
ма, отражающая олабое взаимодействие адоорбат-адоорбент;
58
«тан 17 * У в обвей охот в И я III, но умешав?, что нак
опит адсорбции соответствует сравнительно небольшому числу
олоёв.
Воеможао, что одна is причин уопехов теория яв
ляется следствием внутренней авяза |
между моделью БЭТ (рис .28) |
и современной точной зрения о том, |
что образование каждого |
нооледуввего своя начинается «ей до ааверяемя построения |
|
предяеатвуоцего (ом, применение на отр.З). |
Окатимся жвыводу уравнения. |
Пусть &в1Ц } . . . |
величиям поверхности адсорбента, помытые O.Ip 2 , , , . |
|
L ... слоями «сорбированных uojntgrx. При равновесия |
|
окорость адоорбцин должна равняться онороста десорбции, и |
|
дм первого олоя оправедляво выражение |
|
Ы .4^С » \ ) | s f |
(П 8 ) |
t )lf - *о ие, что и'в уравнениях (76-79).
Пс-оувеотву ем есть уравнение Ленгмюра дм мономолекуляр- ■oi адоорбцин (60), Скорость адсорбции пропорциональна веля-
чям свободной иеверхяости S0 , десорбции - величине занятой поверхнооти &£, В соответствии о модель» адсорбционного одой (ряс ,28), занятая поверхность есть свободная поверх ность для образования второго олоя. Тогде t
0.19)
А .налогачто для других слоёв имеем:
o t ^ S t « ^ S 5
59
S L-t *
q
1
sx«
S
d - L |WSc |
^■vev " |
|
<t |
«oi (2УгнйТ)1/* |
(121) |
V _ |
^ p- ^ e a i M |
(вг) |
|
й ^ ^ г г м Щ У г |
|
_ |
irps^e51*’ |
|
v3 |
VC^nutT)4/*(123) |
ft- S i- i „ |
Ы г р - S u - f t Q l / ” |
|
Л |
' |
li0>l- ( 2 W I ) 4 |
(124)
Здесь нвобходвмо сделать одно еуиеотвевное замечание. Поо-
неолысг во втором и воолвддввдгх слоях, где |
ш |
« н вода ад |
||
сорбента уже мало, емЯРтэд |
адсорбером« о fo |
ведеотм озва |
||
ны во овеЯотвамв сядиест, |
и мо*яо м ам а |
Лсврвтить, что |
||
a i> Qa * й3 |
я .... q ( » _ |
Ql>, (|И) |
||
то есть тмдота адсорбция в слоях 1>1 блявва |
к теплоте |
|||
конденоацнв |
, Тогда справедливы ооотяоееняя: |
|||
с^ а .® |
°*-з ** “ >* °*-1 * |
|
(126) |
|
|
|
|
|
^0,2. * |
* .... «о,1 » .... |
|
S*\k |
60
(0 4 ), |
выражениям (122-124) можно придать ВИД; |
|||||||
|
&2. * |
|
|
Р ' ^ £ |
|
|
||
|
Ь |
* |
1^* р* & а |
|
|
|||
|
^ 1 = |
|
^ |
- р |
‘ V |
i |
(127) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где конотанта |
конденсации |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Q b/ |
rt: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(128) |
Так как теплота |
Q£ , выделяющаяся при |
взаимодействия адсор |
||||||
бата с поверхностью адсорбента, больше |
теплоты конденсации, |
|||||||
для первого слоя: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2>1* |
|
|
р* |
So |
, |
(129) |
|
где Ка - Су- £ |
|
|
(85) |
и 0 .а - |
теплота образования |
|||
первого сдоя. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Полная поверхность |
адсорбента |
кокет быть записана так: |
||||||
|
|
|
|
|
1 - “° |
|
|
|
|
|
S |
- |
2 |
Ч |
|
I |
|
|
|
|
|
|
1 * 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(130) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а полное кс.-^чеотво |
адсорбированного вещества: |
|||||||
|
|
|
|
|
L = со |
|
|
|
|
Л * |
О-о |
? |
b-Sj, |
|
|||
|
|
|
|
|
i -о |
|
(131) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где а0 - количество вещества, адсорбированное единицей пло щади поверхнооти при плотном моноолое.