ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расчет изотермы адсорбции молекулярно-растзоренных органических веществ на активных углях без экспериментальных измерений из "Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении" уменьн епие энергии адсорбции бензола на угле КЛД-иодный нз водных растворов по сравнению с энергией адсорбции пара бензола составляет 9,65 кДж/моль [20]. Энергия взаимодействия молекул растворенного вещества с молекулами воды в значительной степени определяется структурой самой жидкой воды и теми изменениями ее структуры, которые возникают при растворении в воде органических веществ. Связь молекул растворенного вещества с растворителем прежде всего проявляется в величине растворимости. [c.85] Влияние минеральных солей и температуры на растворимость органических веществ в воде и на их адсорбцию. Величина растворимости определяет конечный итог взаимодействия молекул вещества с водой. Чем больше это взаимодействие, тем больше растворимость и, соответственно, тем меньшей величины адсорбции можно ожидать. В то же время в работах, посвященных влиянию растворимости иа адсорбцию, обычно рассматриваются результаты совместного влияния нескольких факторов (увеличение размеров молекулы в гомологическом ряду и из.менение растворимости или введение различных функциональных групп с разной адсорбируемостью и изменение растворимости). При выяснении количественного влияния собственно растворимости на адсорбцию необходимо проследить влияние изменения растворимости одного и того же вещества на величину его адсорбции. [c.85] Известно, что растворимость многих органических веществ изменяется в присутствии минеральных солей, а также и при изменении температуры раствора. Увеличение адсорбции фенола и бензойной кислоты на активном угле в присутствии солей описано П. П. Казакевичем и Н. А. Измайловым [21], которые связали этот эффект с повышением истинной концентрации раствора, вызванного уменьшением растворяющего объема воды, обусловленного гидратацией солей. Ими были рассчитаны числа гидратации солей на основании адсорбционных измерений. [c.85] Однако при более детальном рассмотрении это явление оказывается значительно сложнее. [c.86] На рис. 1У-7 и 1У-9 показаны изотермы адсорбции фенола и о-оксибепзойной кислоты в функции от относительной равновесной концентрации (С/Са), из которых видно, что после учета растворимости адсорбатов изотермы адсорбции каждого адсорбата из водных и водно-солевых растворов сильно сближаются или даже сливаются в одну. [c.87] Рассмотрим влияние изменения растворимости от температуры на адсорбцию. Поскольку адсорбция — экзотермический процесс, повышение температуры должно вызывать уменьшение адсорбции. Это действительно всегда наблюдается при адсорбции газов и паров. При адсорбции из растворов, однако, не меньшую роль играет и то, как температура влияет на растворимость вещества. Если растворимость адсорбтива с повышением температуры увеличивается, адсорбция должна уменьшаться. При падении растворимости с нагреванием раствора адсорбция будет увеличиваться. Наложение этих двух факторов (экзотермичности процесса адсорбции и изменения химического потенциала раствора с изменением растворимости избирательно адсорбирующегося компонента) определяет суммарное влияние температуры на равновесие при адсорбции из растворов. [c.87] При адсорбции из смеси веш.еств поправка на изменение растворимости приводит также к совмещению парциальных изотерм адсорбции. На рис. IV 11 приведены изотермы адсорбции л-хлоранилина и л-нитроанилина из их эквимолекулярной смеси в воде на ацетиленовом техническом углероде при разных температурах. Из рисунка видно, что повышение температуры заметно сказывается на адсорбции более сильно адсорбирующегося компонента (л-нитроанилнна) н в меньшей мере на адсорбции слабее адсорбирующегося компонента (л-хлоранилина). В координатах а— j s изотермы адсорбции л-нитроанилина и его эквимолярной смеси с п-хлоранилином, измеренные при разных температурах, сливаются в одну. [c.88] Таким образом, эффект изменения адсорбции вследствие изменения растворимости вещества является доминирующим по сравнению с эффектом, обусловленным экзотермическим характером адсорбции. [c.88] Многие органические вещества, содержащиеся в сточных водах, являются слабыми электролитами и в водных растворах частично ионизируются. К ним относятся фенолы, ароматические и алифатические карбоновые кислоты, ароматические и алифатические амины и многие гетероциклические соединения. Растворимость ионизированных молекул значительно выше, чем неионизированных. На рис. 1У-12 представлены изотермы адсорбции ионов производных бензола из водных растворов на обеззоленном активном угле КАД [22]. Для сравнения иа этом же рисунке штриховой линией показаны изотермы адсорбции соответствующих неионизированных молекул. Из рисунка видно, что во всех случаях адсорбция органических ионов растет с увеличением концентрации раствора медленнее, чем адсорбция неионизированных молекул того же вещества. Органические ароматические ионы адсорбируются активным углем независимо от знака их заряда. В основе их адсорбции лежит дисперсионное взаимодействие с атомами поверхности адсорбента. [c.89] Практически для определения Си. и удобно пользоваться кривыми ионизации слабых электролитов. Адсорбция веществ кислотного характера растет с понижением pH, адсорбция оо-гапических слабых оснований с уменьшением pH падает [26]. При изображении в координатах а — Св. к все изотермы адсорбции каждого вещества укладываются на одну изотерму, т. е. в случае адсорбции ароматических слабых электролитов ионы в присутствии неионизированных молекул не адсорбируются. Это позволяет определять константу ионизации слабых ароматических электролитов адсорбционным методом [27]. Совместная адсорбция неионизированных молекул и ионов возможна только в случае соизмеримости величин адсорбции ионизировапиых и неионизированных молекул. [c.90] Ван-дер-ваальсовская адсорбция ароматических ионов с конденсированными ароматическими ядрами (например, сульфокислот нафталина и его производных) значительно пы1не, чем ионов производных бензола, что обусловлено увеличением интенсивности дисперсионного взаимодействия углеродного скелета с поверхностью угля. При значениях констант ионизации порядка 10 —10 , характерных для сульфокислот иафта лина и его производных в водных растворах, практически 95— 99% всего растворенного вещества находится в ионизированном состоянии. В этом случае возможна совместная адсорбция молекул и ионов. [c.90] Концентрацию наименее ионизированных молекул при исследовании адсорбции ароматических соединений, образующих в результате ионизации смесь ионов противоположных знаков, сравнительно просто можно определить при pH, отвечающем изоэлектрической точке соединения. При таком значении pH содержание неионизированных молекул максимально и, следовательно, максимальна величина адсорбции [26]. [c.91] Среди большого разнообразия растворенных органических веществ, загрязняющих промышленные сточные воды различных химических производств, особое место принадлежит поверхностно-активным веществам (ПАВ), так как их специфические коллоидно-химические свойства обусловливают иное по сравнению с другими растворенными веществами поведение на границе раздела фаз. [c.91] Принципиальной особелностью систем, содержащих ПАВ является их способность к обратимым переходам в водных рас творах из молекулярно-дисперсного состояния в мицеллярное обусловленная дифильностью молекул или ионов ПАВ. Про цессы адсорбции из мицеллярных растворов существенно отли чаются от адсорбции из молекулярно-дисперсных растворов Основные закономерности адсорбции из мицеллярных раство ров характерны не только для ПАВ, но и для других коллоид ных электролитов, а также для образующих- сложные ассоциа ты неэлектролитов. [c.91] Калориметрические измерения энтальпии, а соответственно и энтропии адсорбции, в области мономолекулярного заполнения адсорбционного слоя показали, что при степенях заполнения адсорбционного слоя (0) О,6 наблюдается резкое уменьшение энтальпии, а соответственно, и энтропии адсорбции, обусловленное уменьшением подвижности адсорбированных молекул вследствие их ассоциации [30]. [c.92] Справедливость таких модельных представлений о наличии трехмерных ассоциатов на поверхности раздела фаз показана также при исследовании адсорбции анионных ПАВ (додсцил-сульфата и октадецилсульфата Na) из водных растворов па углеродных сорбентах путем сопоставления экспериментальных и расчетных данных [31]. [c.92] Одна из основных задач при определении технологического режима адсорбционной устаиовки — это расчет условий адсорбционного равновесия, т. с. расчст изотермы адсорбции. Зависимость количества адсорбированного вещества от равновесной ко1щентрации в растворе необходимо знать при расчете кинетики и динамики адсорбции, а также при расчете удельного расхода адсорбента ири любом способе технологического оформления адсорбционного процесса. [c.93] Остановимся подробнее на приведенных положениях. [c.93] Вернуться к основной статье