Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Степин Б.Д. -> "Методы получения особо чистых неорганических веществ" -> 54

Методы получения особо чистых неорганических веществ - Степин Б.Д.

Степин Б.Д., Горштейн И.Д., Блюм Г.З., Курдюнов Г.М., Оглоблина И.П. Методы получения особо чистых неорганических веществ — И.: «Химия», 1969. — 480 c.
Скачать (прямая ссылка): osobo-chistye.djvu
Предыдущая << 1 .. 48 49 50 51 52 53 < 54 > 55 56 57 58 59 60 .. 199 >> Следующая

Теплота адсорбции является второй важнейшей количественной характеристикой адсорбционной системы, определяющей механизм адсорбционного процесса. При физической адсорбции ее теплота близка по величине к теплоте конденсации, при хемосорбции — к теплоте химической реакции. Энергия адсорбции зависит как от природы и строения молекул адсорбата, так и оттрироды и структуры поверхности адсорбента.
Количественное описание адсорбционных процессов для газов, паров и растворов различно. Наиболее простой случай — адсорбция газов. Адсорбция паров сопровождается капиллярной конденсацией в парах адсорбента. Адсорбция из растворов осложняется взаимодействием растворенного вещества не толь-ко с поверхностью адсорбента, но и с поверхностью раство-ра [6].
Основное уравнение адсорбции газов и паров в области малых концентраций — уравнение Генри, согласно которому адсорбция прямо пропорциональна давлению или концентрации адсорбата в газовой фазе
а = /Ср (IV. 1)
где а — абсолютная величина адсорбции в расчете на 1 м2 поверхности; р — парциальное давление адсорбата; К—константа адсорбционного равновесия (численное ее значение определяется по наклону изотермы адсорбции на начальном прямолинейном участке), 130
Одним из наиболее важных уравнений в теории адсорбции, описывающих весь ход изотермы, является уравнение Лэнг-мюра
-Ш <"¦«
в котором ат представляет величину адсорбции, отвечающей полному заполнению единицы поверхности мономолекулярным слоем, т. е. емкость монослоя.
В случае малых концентраций адсорбата уравнение переходит в уравнение Генри, поскольку ат при данной температуре постоянно.
Для выражения константы адсорбционного равновесия предложен ряд уравнений [1, 7], позволяющих провести оценку влияния различных факторов и характеристик адсорбата и адсорбента на величину адсорбции. С увеличением теплоты адсорбции константа равновесия увеличивается, с ростом температуры величина К уменьшается. Чем легче конденсируется газ, тем больше величина К-
Приведенные выше уравнения справедливы для однородной поверхности. Наличие примесей посторонних веществ или ионов на поверхности обусловливает химическую неоднородность поверхности, а наличие пор, трещин, граней, извилин и шероховатостей — геометрическую неоднородность. Для описания изотерм адсорбции на неоднородных поверхностях часто применяется эмпирическое уравнение Фрейндлиха:
а = Кр[/п (IV. 3)
Константы /(ип уравнения возрастают с увеличением температуры кипения адсорбата и уменьшаются с повышением температуры адсорбции. Это уравнение явилось одним из первых, которые были предложены для описания процессов адсорбции, чем и объясняется его широкая распространенность. В этом уравнении при малых давлениях адсорбция не подчиняется закону Генри.
Для случая очистки наибольший интерес представляет рассмотрение адсорбции отдельных компонентов из смесей газов или паров. Простейшим уравнением изотермы адсорбции из бинарной смеси является уравнение, выведенное с учетом описания адсорбции каждого компонента уравнением Лянгмюра
- 1 -I. Л1"1 к „ (IV. 4)
1 + К\Р\ + А2Р2
где С?! и (2г — степени заполнения поверхности компонентами смеси, определяемые отношениями а\\ат и а2/ат; р\ и р2 — парциальные давления одного и другого компонентов смеси; К\ и
9*
131
/Сг — соответствующие адсорбционные константы равновесия индивидуальных компонентов.
Из уравнений (IV. 2) и (1^4) следует, что при адсорбции из смеси адсорбция уменьшается на величину /СгР2-
Из этого уравнения вытекает так называемое правило «вытеснения», когда адсорбция одного компонента подавляет адсорбцию другого, т. е. адсорбция данного компонента увеличивается с повышением его парциального давления и уменьшается с повышением парциального давления другого компонента. Если один из компонентов присутствует в очень малых количествах (р\^р2), то адсорбция основного компонента будет происходить по уравнению для индивидуального компонента, а адсорбция микропримеси резко уменьшится по сравнению с индивидуальной адсорбцией при этой же концентрации.
Отношение двух указанных уравнений позволяет оценить степень заполнения поверхности микрокомпонентом и влияние о констант адсорбционного равнове-
сия на адсорбцию компонентов смеси:
<22 К2Р2
Рис. 11. Вид изотерм адсорбции основного компонента (2) н примеси (/).
(IV. 6)
При одинаковых парциальных давлениях большее заполнение поверхности должно отвечать компоненту, константа равновесия для которого при адсорбции индивидуального компонента больше. Если один из компонентов смеси присутствует в очень малых количествах, ощутимая адсорбция его будет наблюдаться только при больших значениях константы. Значит для улавливания микропримеси из среды основного компонента должен быть подобран сорбент, обладающий намного большей селективностью по отношению к микропримеси, нежели к основному компоненту (рис. 11). Соотношение концентраций микропримеси и основного компонента в исходных чистых веществах отвечает величине 1 • Ю-4— 1 • 10-6%. Поэтому даже в случае предельного 100-кратного превышения значения константы равновесия для микропримеси, отношение степеней заполнения поверхности микро- и макрокомпонентами превышает величины 0,01—0,0001.
Предыдущая << 1 .. 48 49 50 51 52 53 < 54 > 55 56 57 58 59 60 .. 199 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed