Силикагель, его получение, свойства, примение - Неймарк И.Е.
Скачать (прямая ссылка):
117
спирта на этих образцах. Из табл. 35 и рис. 35, а следует, что в образцах первой подгруппы однородномелкопористых сорбентов (С-204, С-337), переходные поры отсутствуют. Объем пор равен объему адсорбционного пространства Уд/Уе = 1. Они характеризуются резко выраженным эффектом ультрапористости уже по отношению к молекулам бутилового спирта. Вследствие заполнения пор при адсорбции поверхность скелета этих гелей гораздо больше поверхности адсорбционной пленки (5 ^> 5')- Поры таких адсорбентов однородны и узки.
Образцы силикагелей С-200 иСМ-2 обладают свойствами, характерными для однородно-тонкопористых сорбентов третьего структурного типа. Изотермы сорбции метилового спирта показаны на рис. 35, б. В порах указанных адсорбентов капиллярная конденсация происходит только при адсорбции веществ с малыми молекулами. Основной объем их пор заполняется в адсорбци--онном процессе, на долю капиллярной конденсации остается лишь незначительное пространство незаполненных пор. Здесь уже наблюдается меньший эффект ультрапористости по сравнению с однородноультрапористыми силикагелями. Объем адсорбционного пространства несколько меньше суммарного объема пор.
Как было показано А. В. Киселевым [254], для адсорбентов этой подгруппы наблюдается еще большое влияние размеров молекул адсорбируемого вещества на предельную адсорбцию из растворов. Так, олеиновая кислота не в состоянии проникнуть в узкие поры этих сорбентов.
Для адсорбентов, отнесенных к однородно среднепори-стым (образцы 340, 336), кривые распределения объема пор по величине их эффективных радиусов имеют резкий максимум в области 20—30 А. За начальным адсорбционным процессом наступает резко выраженная капиллярная кон-
Рис. 35. Изотермы адсорбции паров метилового спирта на образцах:
а — 204 (2) и С — 337 (Л); 6 — 200 (2) и СМ2 (Л); / — адсорбция гептана на образцах 204 и 200.
118
денсация (рис. 36, а). Поверхность адсорбционной пленки несколько меньше поверхности скелета.
Образец силикагеля 75, отнесенный к адсорбентам смешанной структуры, обладает двумя разновидностями од-
а,ммоль/г
а/ммоль/г а, мм оль/г 15 -
2т
12-
18 /г 18
/7 5_
12 Н 12 / в -
6 * б * 3 1
0,3 0,6 0,9 р/р» в
0,6
д
Рис. 36. Изотермы сорбции паров метилового спирта на силикагелях:
а) одиородиосреднепористом 336; б) смешанной структуры с двумя разновидностями пор 76; в) смешанной структуры, у которых развиты мелкие Поры 69, 82, 84; г) смешанной структуры, у которых преобладают крупные поры 61, 62; д) однороднокрупиопористом Е.
нородных пор: мелкими и широкими (рис. 36, б). Из табл. 35 и рис. 36, б следует, что из общего объема пор, равного °,82, 0,27 смя/г приходится на долю мелких пор и
119
0,55 см3/г — на долю переходных пор. Несмотря на большую предельно-адсорбционную емкость, поверхность такого си-ликагеля значительна и равна 725 мг1г. Силикагели этого типа могут широко применяться, так как они пригодны для адсорбции паров при низких и высоких концентрациях. Используя такие силикагели в качестве носителей катализаторов, можно обеспечить быстрый перенос реагирующих веществ к большой поверхности катализатора. Благодаря наличию большого количества мелких пор, которые заполняются в адсорбционном процессе, поверхность скелета такого силикагеля не равна поверхности адсорбционной пленки.
Силикагели 82 и 84, у которых развиты мелкие поры, относятся к подгруппе смешанной структуры. Для них характерен большой объем адсорбционного пространства (рис. 36, в) и, следовательно, некоторые черты мелкопористых адсорбентов, например медленное достижение равновесия в области малых относительных давлений и др. Поверхности скелета и адсорбционной пленки не равны (S > S'). Кривая распределения объема пор по их эффективным радиусам сильно размыта.
К образцам смешанной структуры, у которых преобладают крупные поры, относятся образцы силикагелей 61 и 62. У них также наблюдается размытое распределение пор, но преобладают крупные поры (рис. 36, г), и поэтому для них характерны черты крупнопористых адсорбентов. Поверхность их скелета близка к поверхности адсорбцион-' ной пленки.
Силикагель Е отнесен нами к подгруппе однороднокруп-нопористых силикагелей с жестким скелетом, а силикагель Ж — с эластичным скелетом. На рис. 36, д представлена изотерма сорбции метилового спирта на образце силикагеля этого структурного типа. Крутой подъем кривой изотермы начинается при больших относительных давлениях. Кривые распределения объема пор по величинам их эффективных радиусов обладают резким максимумом в области больших радиусов. Поверхности адсорбционной пленки и скелета совпадают (S = S'). Для сорбентов этого типа характерно быстрое достижение сорбционного равновесия. Из табл. 37 следует, что 80—90% пара сорбируется на образцах в процессе капиллярной конденсации.
Силикагель Е представляет собой наиболее однородно-крупнопористый из всех описанных в литературе образцов
120
этого структурного типа. Структура его доступна для непосредственного наблюдения под электронным микроскопом, а также может быть исследована методами вдавливания ртути под разными давлениями в поры капилляров,.-рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами и адсорбционными методами [258, 259].
