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

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

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;

ГМ «aLj.,

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.