ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Адсорбция из "Химия коллоидных и аморфных веществ" Во многих случаях равновесие достигается быстро. Так, например, активированный уголь при температуре жидкого воздуха понижает давление хаза от атмосферного до нескольких миллиметров ртутного столба в несколько секунд. Наблюдающееся иногда медленное, но длительное поглощение газа происходит несомненно вследствие химического взаимодействия, диффузии внутрь твердого тела с образованием твердого раствора или но другим причинам . Мак Бейн предлоя ил ко всем явлениям (часто трудно диференцируемым экспериментально), когда твердое вещество, будучи помещено в другую фазу, при отсутствии явного химического взаимодействия или растворения, претерпевает изменение концентрации, применять термин сорбция . Термин же адсорбция сохранить только для таких изменений концентрации, которые имеют место только у поверхности раздела фаз. Изменениям же концентрации, происходящим внутри твердого тела, присвоено название абсорбции . Практически явление адсорбции должно быть определено по эмпирическим или полуэмпирическим уравнениям, основанным на опытных измерениях. [c.81] Общим методом определения адсорбции газов на твердых поверхностях является измерение изменений давления. Сосуд, содержащий определенную навеску адсорбента, нагревается и эвакуируется. В него вводят определенное количество исследуемого газа, который приводится в равновесие с адсорбентом при определенной температуре, после чего измеряют давление. Зная объем сосуда за вычетом объема адсорбента (мертвое пространство), можно определить количество газа в сосуде, а отсюда, по разности, количество адсорбированного газа. Серьезным затруднением, с которым приходится сталкиваться при применении этого метода, является определение мертвого пространства , особенно, если адсорбция мала. Мак Бейн и Бекер взвешивают адсорбируемое вещество в содержащем адсорбент небольшом тaкaнчикeJ подвешенном в газе па чувствительной калибрированной пружинке из плавленного кварца. [c.82] Факторами, непосредственно влияющими на адсорбцию, являются давление, температура и природа адсорбированного вещества и адсорбента. [c.82] Типичные кривые, характеризующие адсорбцию двуокиси углерода древесным углем при разных температурах, приведены на рис. 2. [c.82] Простейший способ состоит в нанесении на диаграмму логарифма против логарифма р. Вышеприведенное уравнение требует, чтобы в этом случае получилась прямая линия. Однако такое соотношение всегда нарушается в довольно широкой области давлений, причем значения 1/и с понижением давления возрастают. Это показано на рис. 3, где использованы те же данные, что и на рис. 2. При некоторых предельных условиях уравнение оказывается неприменимым, ибо оно не устанавливает ни адсорбционного мат -симума при высоких давлениях, ни пропорциональности адсорбции давлению при низких. Его константы не имеют никакого теоретического значения и изменяются с температурой. Однако для интерполяции в более или менее узкой области давлений оно часто оказывается полезным. [c.83] Так как уравнение ван-дер-Ваальса только приближенное, то значенпп константы зависят от физических данных, использованных для ее вычисления. Приведенные в таблице данные основаны на критических свойствах. Значения, полученные из теплоты испарения и плотности ншдкости в точке кипения при атмосферном давлении, в два или три раза больше, хотя соотношение это уменьшается с повышением точки кипения. [c.85] Адсорбционное равновесие часто обратимо и достигается с той и другой стороны. Для некоторых смесей газов конечная точка, как было установлено, не зависит от того, в каком порядке газы адсорбируются. Но в иных случаях, особенно для смесей газа и пара, количества адсорбированных веществ зависят от порядка адсорбции и остаются отличными по крайней мере в течение долгого периода времени. [c.85] Количество адсорбционного газа сильно зависит от природы адсорбента. Чем более пористо твердое тело, т. е. чем больше его поверхность для данной массы вещества, тем больше адсорбционная сила (см. табл. 2, что же касается поведения паров, ю см. стр. 91, и последующие). Кристаллические вещества вообще обладают гораздо меньшей емкостью в смысле адсорбции, нежели аморфные твердые тела. [c.85] Другим материалом, обладающим большой адсорбционной силой, является силикагель (о приготовлении его см. стр. 193— 198). По существу это гидратированная двуокись кремния в форме высокопористого твердого тела, поры или капилляры которого распределены более равномерно и больше по величине, чем поры yi-ля. От последнего силикагель отличается меньшей адсорбционной силой при очень ппзких давлениях и явной селективной адсорбцией в отношении воды. Уголь при низких давлениях адсорбирует органические соединения легче, чем воду. [c.86] С понижением температуры адсорбция данного газа любым специфическим агентом возрастает. Изотермы адсорбции большей частью имеют характер, графически представленный на рис. 6. На этом рисунке давление выражено не в нормальных единицах, но в долях давления насыщения чистого жидкого адсорбированного вещества при заданной температуре (таким образом, кривые относятся к температурам низшим, чем критическая для адсорбируемого вещества). [c.90] Во многих случаях в конце кривых, когда давление газа приближается к давлению насыщения при данной температуре, наблюдается резкий их скачок вверх, как это показано на рис. 6 (А, В). [c.91] Вероятно, это связано с общей кондои-сацией паров в порах адсорбента (см. стр. 96 — 97). Не установлено, происхо- не- Адсорбция пироп дит ли этот рост внезапно и затем обры- пористым дсорбептом. вается, или это резк перегиб кривой. [c.91] Данный пористый адсорбент пр насыщенл и его адсорбирует пр 1-близителыю равные количества паров всех веществ, если их выразить в объемах жидкостей. Так, Кулидж [37], пользовавшийся специальным активированным углем, нашел, что при 0°С максимальные адсорбированные объемы различных веществ колебались только в пределах от 0,424 мл на г для воды до 0,490 мл на г для эфира. Для других исследованных веществ получены следующие данные четыреххлористый углерод 0,435, хлороформ 0,442, сероуглерод 0,450, метиловый спирт 0,450, этиловый эфир муравьиной кислоты 0,454, бензол 0,467 и метиловый эфир уксусной К СЛОТЫ 0,490 мл. [c.91] Изучение опытных данных показывает, однако, что кр вые, приведенные на рис. 6, характерны не для всех веществ. Так, на рис. 7 приведена приблизительная форма кривых адсорбщ воды и бензола на силикагеле и угле. Различия между изотермам адсорбции па том же угле для ряда жидкостей показаны на рис. 8 (Кулидж), где дана зависимость ло арифмов адсорбированных количеств (выраженных в долях адсорбции при насыщении) от логарифмов давлений (выраженных в долях упругостей паров чистых жидкостей при то11 же температуре). [c.91] Вышеприведенные данные привели к представлению о двух возмоншых механизмах физической адсорбции. Большей частью мы имеем депо о физической или ван-дер-ваальсовской адсорбцией, вызываемой действием силовых полей поверхностных молекул адсорбента. Второй вид — это капиллярная адсорбция, которая может иметь место при высоких относительных давлениях на пористых твердых телах вследствие конденсации жидкости в порах . Усложнения явления часто затрудняют расшифровку механизма . [c.92] Во всех случаях порядок адсорбции (по ее величине) был такой метан, окись углерода, азот, аргон и кислород. Тот факт, что адсорбция сильно изменяется от газа к газу и проходит так неполно, наводит на мысль, что она имеет место лишь в тех точках поверхности, где имеются особенно высокие силовые поля. [c.93] Трудность приложения и использования такого соотношения очевидна. [c.96] Было установлено, что иногда добавление к катализатору веществ, самих по себе не активных, сильно повышает активность Такие вещества называются промоторами. Общий механизм действия промоторов неизвестен. Одно из объяснений заключается в том, что инертное вещество разрушает поверхность катализатора, и это приводит к увеличению числа активных центров другое объяснение промотор является адсорбентом для одного из реагй-рующих газов, не адсорбируемых самим катализатором. [c.100] На границе двух фаз твердое тело — жидкост ь наблюдаются явления, подобные газовой адсорбции. Типичным примером является обесцвечивание водного раствора красителя нри кипячении его с гкивотным углем. При промывании угля спиртом или другим растворителем краситель может быть экстрагирован. Это показывает, что здесь имеет место скорее физическая, а не химическая адсорбция, а также характеризует большое влияние растворителя на адсорбцию тех или иных веществ. Растворенные молекулы ведут себя не просто как газовые молекулы, и растворитель вовсе не является инертным разбавителем. [c.100] Вернуться к основной статье