ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Капиллярная конденсация из "Курс коллоидной химии" Как мы уже отмечали, полимолекулярная адсорбция характеризуется 5-образной изотермой адсорбции, изображенной на рис. IV. 5. Однако следует иметь в виду, что кривую аналогичной формы можно получить при адсорбции, осложненной капиллярной конденсацией. Рассмотрим это явление более подробно. [c.99] Капиллярная конденсация обусловлена наличием у адсорбента мелких пор. Пары адсорбтива конденсируются в таких порах при давлениях, меньших давления насыщенного пара над плоской поверхностью вследствие образования в капиллярах вогнутых менисков. Возникновение этих менисков следует представлять как результат слияния жидких слоев, образовавшихся на стенках капилляра вследствие адсорбции паров. Понятно, что возникновение вогнутых менисков возможно только в том случае, если образовавшаяся жидкость смачивает стенки капилляра. [c.99] Таким образом, давление пара над цилиндрическим мениском больше, чем над шаровидным мениском у капилляра с тем же радиусом, т. е. рц р. Это обстоятельство играет существенную роль при капиллярной конденсации. [c.100] Уравнение В. Томсона является основным при расчетах, связанных с явлениями капиллярной конденсации. Если известны давление пара жидкости ps н радиус капилляров адсорбента , то по уравнению В. Томсона можно вычислить давление пара рп, выше которого в капиллярах начинается конденсация. Если заданы рв и рп, то, пользуясь уравнением В. Томсона, можно вычислить максимальный ра диус капилляров, в которых будет происходить конденсация (что нужно, знать для правильного подбора адсорбента). [c.100] Явление конденсации не следует смешивать с физической адсорбцией, Элементарная теория капиллярной конденсации не учитывает специфического действия поверхностных сил. Доказательством различия капиллярной конденсации и полимолекулярной физической адсорбции служит и тот факт, что полимолекулярная адсорбция может происходить на плоских поверхностях, тогда как капиллярная конденсация в таких условиях невозможна. [c.100] Дерягин и 3. М. Зорин, изучавшие механизм капиллярной конденсации оптическим методом на гладкой поверхности стекла, показали, что крутой подъем изотермы, характеризующей капиллярную конденсацию, начинается для неполярных веществ ( U и др.) при p/ps около 0,98, а для полярных веществ (вода, спирты, нитробензол)--прн несколько меньших относительных давлениях. Эти исследователи также нашли, что прн сорбции полярных веществ переход от адсорбционного слоя к объемной жидкой фазе совершается скачкообразно. Этот основной вывод подтверждает одновременное существование линзообразных зародышей — островков повой жидкой фазы и полимолекулярных адсорбционных слоев равномерной толщины. Объемная жидкая фаза образуется путем роста этих островков, причем при этом процессе окружающий их адсорбционный слой заметно не изменяется. В противоположность этому объемная фаза при поверхностной конденсации неполярных веществ, по-видимому, появляется в результате непрерывного утолщения адсорбциоииого слоя, причем эта конденсация протекает вполне обратимо. [c.100] Приведенные данные позволяют считать, что для полярных веществ различие между адсорбционным полимолекулярным слоем и объемом жидкости по-сит характер фазовых различии, Это дает право считать полимолекулярцые адсорбционные слои как особые граничные фазы. Наоборот, адсорбционный слой паров неполярных веществ нельзя рассматривать как особую фазу, отличную от объемной, поскольку между ними возможен непрерывный, переход и невозможно их сосуществование. [c.100] При р = О силикагель еще содержит немного воды, что характеризуется отрезком О А. Это кристаллизационная вода, которая может быть удалена только прокаливанием. Изотерма адсорбции обратима лишь на участке АВ. От точки В изотерма становится необратимой — одной и той же массе влаги mi при поглощении отвечает давление пара рь а прн обезвоживании — р2, причем Р р 2. Это становится ясным, если провести параллельную абсциссе линию, пересекающую гистерезисную петлю, и из точек пересечения опустить перпендикуляры на ось давлений. Зигмонди объяснил подобное явление тем, что на участке BED происходит капиллярная конденсация, а на участке B D — испарение воды из капилляров. Воздух, адсорбированный сухими стенками капилляров, препятствует их смачиванию при оводнении силикагеля. Очевидно, вследствие этого краевые углы, образуемые жидкостью со стенками капилляров при оводнении силикагеля, будут всегда больше соответствующих углов при испарении, когда стенки полностью смочены водой. В результате мениски жидкости, заполняющей капилляры, в первом случае также всегда будут менее вогнуты, чем во втором, и давление пара, отвечающее одному и тому же количесту поглощенной силикагелем жидкости, при оводнении будет больше, чем при обезвоживании. . [c.101] Кривые B D и BED имеют определенный наклон к оси давлений. Это объясняется тем, что капилляры силикагеля, имеющие разные радиусы, заполняются пли опустошаются последовательно. Заполнение конденсатом узких капилляров происходит уже при малых давлениях, в то время как Заполнение широких капилляров требует значительно более высоких давлений. При испарении воды из капилляров, понятно, наблюдается обратная зависимость. [c.101] Реальные адсорбенты не обладают- порами, какого-нибудь одного размера и какой-нибудь одной формы. Их поры заполняются или опустошаются не одновременно. Это является причиной того, что ветви гистерезисной петли обычно наклонены к оси абсцисс. [c.102] Рассмотрим для примера процесс рекуперации растворителя из клеев, применяемых в резиновом производстве. При изготовлении прорезиненных тканей па один рулон из 300 м ткани расходуется обычно около 180 кг каучукового (Клея, содержащего около 85% высокосортного бензина. Весь бензин при высушивании ткани после покрытия ее клеем улетучивается и смешивается с воздухом. Таким образом, при отсутствии рекуперации огромные количества дефицитного и дорогостоящего бензина теряются. [c.103] Для рекуперации летучего растворителя смешанные с воздухом пары бензина отсасывают при сушке ткани из сушИлок и с помощью воздушных насосов подают в рекуперационную установку, состоящую из двух адсорберов. Пары бензина поступают в один заполненный активным. углем адсорбер. Другой адсорбер в это время отключен. В первом адсорбере, куда поступила паро-воз-душная смесь, происходит сначала адсорбция, а затем и капиллярная конден-асация паров бензина до полного насыщения адсорбента летучим растворителем, что легко установить по проскоку паров бензина через слой угля. После достижения насыщения первый адсорбер отключают от подающей трубы и подключают к ней второй адсорбер. В отключенный адсорбер подают горячий водяной пар для испарения и десорбции бензина. Пары бензина и воды подают в холодильник, а затем в сепаратор, где сконденсированные бензин и вода отделяются Друг от друга путем простого расслаивания этих несмешивающихся жидкостей. За это время второй адсорбер поглотил достаточное количество бензина. Теперь, от подающей трубы отделяют его для проведения процесса десорбции, а к трубе присоединяют снова первый адсорбер.. Так осуществляется непрерывный производственный процесс рекуперации летучего растворителя. [c.103] Вернуться к основной статье