Силикагель, его получение, свойства, примение - Неймарк И.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Если состав адсорбционной смеси находится в промежутке между составом адсорбата на мелкопористом и крупнопористом образцах, то можно, по-видимому, говорить о том, что адсорбированное вещество находится как в виде адсорбционной пленки, так и в виде трехмерной жидкости.
155
Таким образом, адсорбированное вещество на крупнопористом силикагеле при его насыщении парами находится в виде жидкой фазы, на мелкопористом — в виде адсорбционной пленки, а адсорбированное вещество на силика-гелях смешанной структуры в виде адсорбционной пленки и трехмерной жидкости,
Разделительная способность силикагеля в зависимости от пористости
Полнота и скорость разделения смесей зависят от природы адсорбента, от характера его пористости и от распределения пор по их размерам. Знание этой зависимости могло бы указать путь подбора адсорбентов для разделения той или иной смеси. Наличие силикагелей разных структурных типов дало возможность исследовать влияние характера пористости этих адсорбентов на их способность к разделению некоторых веществ, обладающих различной электронной структурой и различными геометрическими свойствами молекул.
В работах [335, 336] проводили исследования влияния пористости силикагелей на разделение смеси бензол — гептан. Разделительную способность оценивали по количеству адсорбированного бензола до его проскока за слоем поглотителя, рассчитанного на 100 г силикагеля по уравнению [377]
100 • т ¦ пй
а - (юо-я)г *
где т — объем выделившегося чистого гептана; п — содержание бензола в растворе; ^ — навеска силикагеля, в г; а" — плотность ароматического соединения.
Разделительная способность силикагеля зависит от его структуры (табл. 42), она тем выше, чем больше в нем мелких пор. Крупнопористые силикагели не обладают способностью к разделению.
Для выяснения вопроса — можно ли связывать разделительную способность силикагеля с величиной его удельной поверхности, были испытаны два силикагеля — мелкопористый и крупнопористый — с одинаковой удельной поверхностью. Результаты испытания показали (табл. 43), что они резко отличаются по способности к разделению смеси бензола и гептана.
156
Таблица 42
Структурные характеристики силикагелей и их разделительная способность _
Серия Номер образца 6, г/см* см'/г см'/г см'/г ^пер, см'/г Средняя поверхность, м'/г Активность по С.Н.. см'/100 г
А 119 1,02 0,63 0,49 0,34 0,15 620 15,3
119а 1,11 0,44 0,44 0,33 0,11 — 15,3
136 1,11 0,40 0,40 0,29 0,11 — 15,0
122а 1,16 0,33 0,30 0,30 0,08 — 13,6
122 1,18 0,41 0,41 0,26 0,15 — 12,8
121 1,16 0,43 0,43 0,35 0,08 — 13,9
Б 144 1,28 0,36 0,36 0,36 600 14,9
124 1,41 0,27 0,27 0,27 — — 13,6
117 1,34 0,28 0,26 0,26 — — 13,3
1266 1,32 0,29 0,29 0,29 — — 14,2
12Э 1,31 0,28 0,28 0,28 — — 13,0
92 1,36 0,26 0,26 0,26 — — 12,4
В 70 0,89 0,78 0,70 0,15 0,63 270 6,3
Г 104 0,75 0,99 0,88 — — — 6,2
83 0,75 0,95 0,95 — — — 5,8
71 0,71 1,23 1,19 — — — 6,1
Е 116 0,48 1,60 1,60 0,10 1,50 320 1,2
Таблица 43
Разделительная способность силикагелей разной пористости
Структурный тип 5, м'/г Активность * Состав адсорбированного вещества, %
с,н.
Крупнопористый . Однороднотонкопор истый 320 315 1,2 10,5 11,2 57,0 88.8 43,0
* Активность выражается в граммах адсорбированного бензола До его проскока за слоем адсорбента, рассчитанного на 100 г силикагеля.
157
Известно, что благодаря возможности специфического взаимодействия я-электронных связей бензола с протони-зированным водородом гидроксильных групп поверхности силикагеля он адсорбируется лучше, чем гептан. Кроме того, молекулы бензола, как более мелкие, диффундируют
в поры адсорбента быстрее, чем более крупные молекулы гептана.
Существенную роль диффузионных явлений в динамических условиях разделения смесей подтверждают опыты по исследованию разделения системы метилциклопентан — метилцик-логексан, «-гептан-метилцикло-пентан, капроновая кислота — пропионовая кислота. При пропускании этих смесей через слой мелкопористого силикагеля в первый момент наблюдается избирательная адсорбция компонента с молекулами меньшего размера. Между тем в статических условиях поглощения лучше адсорбируется компонент с более тяжелыми молекулами.
Вяхирев с сотрудниками [338] исследовал влияние пористой структуры силикагелей на разделение компонентов пи-ролизного газа. Как видно из выходных кривых компонентов пиролизного газа (рис. 49) и данных табл. 44, разделительная способность силикагеля тем больше, чем меньше диаметр его пор.
Эти авторы показали, что разность теплот адсорбции АС) и критерий разделения Кх для пара этан — этилен заметно возрастают с увеличением удельной поверхности силикагелей (см. табл. 44). Полнота разделения определяется расстоянием между пиками (см. рис. 49). Однако чрезмерное увеличение этого расстояния является в то же время вредным, так как при этом анализ становится более продолжительным. Кроме того, на силикагелях с высокой адсорбционной активностью наблюдается большое размытие хроматографических зон [338]. Поэтому для анализа
80 %иин
Рис. 49. Выходные кривые компонентов пиролизного газа:
