Органические пористые адсорбенты

В первой части этого курса были рассмотрены различные по химической природе и геометрической структуре адсорбенты, применяемые в молекулярной газовой и жидкостной хроматографии от одноатомного адсорбента с однородной плоской поверхностью графитированная термическая сажа) до непористых и микропористых солей, кристаллических микропористых и аморфных оксидов (на примере кремнезема) и органических пористых полимеров, а также способы адсорбционного и химического модифицирования адсорбентов. При этом были рассмотрены химия поверхности и адсорбционные свойства этих адсорбентов — поверхностные химические реакции, газовая хроматография, изотермы и теплоты адсорбции и происходящие при модифицировании поверхности и адсорбции изменения в ИК спектрах. Уже из этой описательной части курса видно, что свойства системы газ — адсорбент в сильной степени зависят как от химии поверхности и структуры адсорбента, так и от природы и строения адсорбируемых молекул, а также от их концентрации и температуры системы. Приведенные экспериментальные данные позволили рассмотреть и классифицировать проявле- [c.126]

Молекулярная адсорбция. Адсорбция неэлектролитов и слабых электролитов на границе раздела т—ж носит молекулярный характер и подчиняется уравнению Гиббса. Если растворенное вещество (адсорбтив) адсорбируется в большем количестве, чем растворитель, то адсорбция его положительна. При большей адсорбции растворителя адсорбция отрицательна. Поэтому изотерма адсорбции из растворов кажущаяся. Для адсорбции из растворов установлен ряд закономерностей. Адсорбция органических веществ одного и того же гомологического ряда подчиняется правилу Траубе. На пористых адсорбентах наблюдается обращение правила Траубе адсорбция падает с ростом длины цепи, так как с возрастанием размера молекул уменьшается доступная для адсорбции пло- [c.250]

Органические полимеры, не имеющие пористости и внутренней поверхности, доступной для адсорбции из газовой фазы, нельзя использовать для поглощения вредных газов и в газовой хроматографии. Чтобы устранить эти недостатки, были созданы органические пористые адсорбенты с более жестким скелетом и достаточно крупными порами, в которые могут проникать молекулы из газовой фазы. Жесткость сополимера весьма существенна, так как позволяет органическому адсорбенту сохранять пористость в широком интервале температур и снижает растворение в нем молекул, родственных по химической природе звеньям, образующим скелет этих адсорбентов. Для придания жесткости используют реакции сополимеризации со сшивающим мономером. Чтобы увеличить объем и размеры пор, реакцию сополимеризации проводят в присутствии инертного растворителя (порообразователя), растворяющего мономеры, но не растворяющего сополимер. Регулируя количество сшивающего мономера и инертного растворителя, можно получать различные по жесткости и пористости адсорбенты с близ-кой к силикагелю глобулярной структурой скелета (см. рис. 3.3). Поры в этом случае представляют собой зазоры- между глобулами. Эти первичные глобулы химически соединяются друг с другом во вторичные частицы — пористые зерна. При эмульсионной полимеризации получаются сферические зерна. Удельная поверхность пористых сополимеров этого типа порядка 1—10 При избытке сшивающего мономера последний сам образует полимер, ухудшающий свойства пористого сополимера. [c.112]

ЛЕКЦИЯ 6. ОРГАНИЧЕСКИЕ ПОРИСТЫЕ АДСОРБЕНТЫ [c.111]

Преимуществом органических пористых адсорбентов является возможность выбора среди них весьма гидрофобных, что важно для анализа многих неорганических и органических примесей из воздуха с высокой влажностью (например, в приморских тропических областях), когда поры молекулярно-ситовых [c.31]

Органические пористые углеводородные сополимеры и пористые сополимеры с полярными функциональными группами. Объем и размеры пор, термостойкость. Адсорбция и хроматография паров воды и органических веществ на пористых полимерах с разными функциональными группами. Оптимизация пористости и химии поверхности полимерных адсорбентов для конкретных применений. Сопоставление с неорганическими адсорбентами. [c.111]

Следует, однако, иметь в виду, что в отличие от многих неорганических адсорбентов органические пористые полимеры постелен- но подвергаются деструкции, выделяя летучие соединения (см. рис. [c.118]

Активированный уголь (активный уголь) — пористый адсорбент с очень развитой внутренней поверхностью, получают при сильном нагревании древесного угля в струе водяного пара. Применяют для разделения смесей газов, углеводородов, для очистки растворов от примесей органических веществ, в медицине, в противогазах. [c.10]

Прп использовании пористых адсорбентов для адсорбции растворенных органических веществ роль отдельных параметров пористой структуры может не соответствовать роли этих параметров при адсорбции паров. [c.76]

При двухкомпонентном заполнении микропор количество адсорбированного органического компонента в таких порах пропорционально периметру сечения поры, как и при поверхностном заполнении переходных пор. В соответствии с этим поверхность пористого адсорбента, найденная по тангенсу угла наклона прямой аУ —f t) представляет собой сумму удельных [c.82]

К переходно пористым адсорбентам относится большое число силикагелей, используемых в широком масштабе для осушки воздуха, алюмогелей — в производстве алюмосиликатных катализаторов, а также значительное количество природных глин, употребляемых для удаления относительно крупных молекул органических вепдеств, например, при очистке различных минеральных масел от смолистых веществ. Типичными представителями микропористых адсорбентов являются дегидратированные кристаллические природные алюмосиликаты или цеолиты, в том числе и синтетические. [c.200]

Рассмотрено современное состояние теории адсорбции органических веществ из водных растворов. Показано влияние поверхности и пористости адсорбента и других факторов на кинетику и динамику адсорбции. Приведенные теоретические положения использованы для решения прикладных задач технологии, связанных с проблемой защиты окружающей среды. Описаны применяемые на практике технологические схемы адсорбционной очистки. [c.2]

Активный антрацитовый уголь (зерна размером 0,2—1,5 мм при основном содержании зерен 0,5—0,75 мм), выпускаемый в СССР под названием активный антрацит , отличается еще более низким относительным содержанием макропор (6—8 %) и мезопор (1,7—2,0 %). Возможно, что более резко выраженные особенности отечественного активного антрацита зависят от меньшего содержания летучих в исходном антрацитовом сырье. В общем объеме микропор активного антрацита, полученного активацией при 850 °С, содержание пор с полушириной щели 0,63—1,5 нм составляет 77%, а с полушириной щели 1,5—3,0 нм — лишь 5,5%. Поры с полушириной более 3 нм отнесены к мезопорам. Из данных табл. 2.5 видно, что активные антрацитовые угли резко отличаются от остальных активных углей прежде всего низким содержанием макропор, бесполезной, а при адсорбции из растворов и явно вредной частью пористой структуры адсорбента. Активные антрацитовые угли являются типичными супермикро-пористыми адсорбентами. Поэтому адсорбционное пространство их пор доступно для большинства молекулярно растворенных в воде органических веществ. Незначительное содержание мак- [c.40]

Классификацию адсорбентов часто проводят в соответствии с их химической природой, т. е. делят на неорганические, неорганические, модифицированные монослоем органического соединения, и органические пористые материалы. Однако классификация адсорбентов должна проводиться в соответствии с их адсорбционной активностью, которая определяет характеристики удерживания. Адсорбционная активность материалов зависит от их удельной поверхностной энергии и их удельной поверхности. Первая определяется химической структурой поверхности адсорбента и влияет на характер взаимодействия адсорбент — адсорбат вторая зависит от структуры адсорбента и определяет в связи с этим количественные характеристики адсорбционных процессов. Влияние поверхностной энергии на степень разрешения двух пиков [уравнение (2.47)] выражается членом (г— —1/г), а удельная энергия — прежде всего членом (k/k+l). [c.302]

Высокоэффективная жидкостная адсорбционная хроматография (ЖАХ) осуществляется, в основном, на жестких неорганических и достаточно жестких органических (полимерных) адсорбентах с разной пористостью и с поверхностями разной химической природы, получаемыми различными методами синтеза и химического модифицирования поверхности. Области приме- [c.11]

Пористые органические полимеры и тонкопористые углеродные адсорбенты. В газо-адсорбционной хроматографии используются, кроме неорганических, также и пористые органические полимеры. Органические широкопористые адсорбенты с довольно жестким скелетом представляют в основном сополимеры стирола, этилстирола или различных более полярных мономеров (например винилпиридина) с дивинилбензолом, который служит сшивающим агентом, придающим необходимую жесткость сополимеру [схема (а)] [c.59]

Широко распространены в адсорбционной технике углеродные адсорбенты — активированные угли. Их получают из любого карбонизованного сырья, например из ископаемого угля или древесного угля-сырца, при высокой температуре, часто в присутствии так называемых активирующих агентов (воды, двуокиси углерода). При этом выгорают смолистые вещества и часть углеродного материала, развивается пористость, увеличивается удельная поверхность. Активированные угли хорошо адсорбируют неполярные органические вещества они применяются для рекуперации летучих растворителей, осветления растворов, очистки воздуха от вредных газов и т. д. и т. п. [c.231]

Модифицирование неоднородно-пористых адсорбентов проводят также путем отложения на их поверхности небольших количеств жидкостей, органических и неорганических твердых веществ [17, 18]. [c.106]

Разделение органических веществ и полимеров методом жидкостной ситовой хроматографии (ЖСХ) основано на различной способности молекул этих веществ проникать в матрицу геля или в поры молекулярных сит (пористых адсорбентов). Глубина проникновения молекул в основном зависит от их размеров и конформации. Большие макромолекулы, размер которых больше входных отверстий пор, вообще не способны проникнуть в поры, могут диффундировать лишь в зазоры между частицами пористого твердого тела и поэтому выходят из колонки раньше. Макромолекулы с размерами, меньшими входных отверстий пор, способны проникнуть в той или иной степени в эти поры. Непрерывно движущийся через колонку поток элюента снова вытесняет из объема пор эти макромолекулы [1—4]. [c.425]

Измерение адсорбции паров органических соединений на порошкообразных пористых адсорбентах методом фронтальной газовой хроматографии. [c.152]

В ряде работ вычислена средняя потенциальная энергия адсорбции углеводородов на нитриде бора [33], на слое фталоцианина, нанесенного на графитированную термическую сажу [34], и на модифицированном органическими катионами глинистом минерале — гекторите [35]. Во всех случаях получено удовлетворительное согласие вычисленных величин средней потенциальной энергии адсорбции различных углеводородов с полученной из измерений теплоты адсорбции. Молекулярно-статистических расчетов удерживаемых объемов в этих случаях еще не было сделано. Для модифицированных слоями органических веществ адсорбентов такие расчеты можно будет сделать на основе атомных потенциальных функций межмолекулярного взаимодействия Фс - С) фн - с и фн-- н и потенциальных функций для гетероатомов в соответствующих валентных состояниях. Нахождение необходимого набора таких потенциальных функций требует проведения исследований адсорбции и газовой хроматографии на различных молекулярных кристаллах и на плотных монослоях углеводородов и других органических веществ, отложенных путем адсорбции из растворов или из газовой фазы непосредственно в колонне на поверхности таких адсорбентов — носителей, как, например, графитиро-ванные сажи и силохром (см. обзоры [3,36]). Накопление надежных данных в этой области и определение набора атом-атомных потенциальных функций межмолекулярного взаимодействия позволит рационально подойти к выбору оптимальных для газовой хроматографии структур активных углей, пористых полимеров и модифицирующих адсорбенты-носители пленок полимеров. [c.44]

В первой части описывается химия поверхности и адсорбционные свойства основных неорганических и органических адсорбентов (от таких одноатомных непористых и однородных, как графитированные сажи, до пористых органических полимеров), адсорбционное и химическое модифицирование поверхности адсорбентов, спектроскопическое исследование поверхностных соединений и адсорбционных комплексов. В этой части устанавливается качественная связь структуры молекул с адсорбционными свойствами, ярко проявляющаяся в хроматографии. [c.3]

Наконец, в лекции 6 было показано, что для органических -пористых адсорбентов (пористых сополимеров), особенно содержащих в самом своем остове много активных по отношению к рассматриваемым молекулам групп, адсорбция в той или иной степени сопровождается объемным набуханием скелета пористого сополимера. Однако и здесь имеют место случаи слабых межмолекулярных взаимодействий (адсорбция перфторалкана, см. рис. 6.3), когда поглощение ограничивается только поверхностью и заметного набухания не происходит. Во всех таких системах адсорбент можно рассматривать как инертный, пренебрегая набуханием. Скорость адсорбции и десорбции, как чисто поверхностных молекулярных процессов, гораздо больше скорости набухания, так [c.128]

Сравнение органических пористых полимеров с цеолитами. Значительным преимуществом многих органических адсорбентов является гидрофобность их остова (см. рис. 6.10). Это позволяет применять, например, аниониты для поглощения SO2 и СО2 из влажного воздуха без его предварительной осушки. При увлажнении анионита АН-221 (сополимера СТ с ДВБ, модифицированного прививкой групп —NH H2 H2NH2) адсорбция СО2 даже несколько увеличивается за счет большей доступности аминогрупп в результате некоторого набухания, в то время как при увлажнении катионированного цеолита адсорбция СО2 рЛко уменьшается. Таким образом, если в качестве адсорбента для поглощения СО2 применять цеолит NaX, то сначала воздух надо осушить, в противном случае цеолит будет адсорбировать преимущественно воду (молекула воды имеет большой электрический момент диполя при очень малых размерах), а не СО2 (молекула СО2 имеет только электрический момент квадруполя при значительно больших размерах, см. табл. 2.1). В случае же анионита влажность воздуха не имеет значения. [c.125]

Для определения поверхности и пористости адсорбентов при использовании адсорбции нз растворов необходимо выполнить несколько важнейших требований [13, 14]. Адсорбируемое вещество должно обладать высокой избирательностью адсорбции, обеспечивающей однокомпонентность адсорбционного слоя при насыщении адсорбента. Прежде всего, площадь поверхности непористого адсорбента, приходящаяся на одну молекулу адсорбированного вещества при С/С , должна быть равна ваи-дер-ваальсовой площади проекции адсорбированной молекулы па плоскость границы раздела фаз адсорбент — вода. Такую площадь проекции молекулы рассчитывают для наиболее вероятной орнептацни ее на границе раздела углеродная поверхность — вода, отвечающей максимальной интенсивности дисперсионного взаимодействия с атомами поверхности и сохранению существующих Н-связей между функциональными полярными группами органических молекул и молекул воды. [c.80]

Величина предела адсорбции и его положение зависят от ряда факторов [13], в гом числе от пористости адсорбента и природы его поверхности. Если зависимость величины предельной адс0р()ции от структуры пор адсорбЙ1та подробно исследовалась в работах [3—9, 14], влияние природы поверхности адсорбента на адсорбцию из растворов не подвергалось еще систематическому изучению. Для раздельного изучения факторов представляют осо(5ый интерес исследования адсорбции из растворов, с одной стороны, на пористых и непористых адсорбентах с одинаковой природной пове1)хностью, с другой стороны, на непористых адсорбентах с различной природной поверхности. Для гидрофобных адсорбентов сопоставление изотерм адсорбции некоторых органических веществ из водных растворов на угле и непористой саже было проведено в работе И , однако при этих исследованиях не учитывалось различие в природе поверхности использованных адсорбентов, соответствующих данных в работе не приведено. [c.114]

Рассмотрим в связи с этим, какую ощибку мы допустим, приняв, что Ка — постоянная величина при адсорбции органических веществ из водных растворов отечественными активными углями, которые все являются неоднородно-пористыми адсорбентами. Удельный объем микропор активных углей СССР колеблется в основном от 0,25 до 0,36 дм /кг и для большинства марок углей приблизительно равен 0,3 дм /кг. Удельная поверхность этих активных углей находится в пределах 100 10 —140 10 м /кг. (Для большинства марок зарубежных активных углей Кми находится в пределах 0,29—0,49 дм /кг, а 5а мв — от 6-10 до 120-10 м7кг). [c.68]

Суммарное относительное заполнение адсорбционного объема пористого адсорбента органическими компонентами смеси, т. е. 01,2 (а1Км1+а21 м2)/1 а, где й2 можно найти, воспользовавшись соотношением (5.7) [c.172]

Рассмотрим адсорбцию смеси органических веществ из водных растворов на твердых, преимущественно углеродных, неоднороднопористых адсорбентах, исходя из таких позиций. В дальнейшем будем полагать, что объем смеси адсорбированных компонентов равен сумме объемов адсорбированных компонентов смеси и что предельный объем адсорбционного пространста пористых адсорбентов Уа с достаточной точностью является постоянной величиной. (В гл. 3 мы видели, что погрешность, вызванная этим предположением, по крайней мере, п )именительно к большинству неоднороднопористых активных углей невелика.) Следовательно, в любой точке изотермы адсорбции сумма объемов адсорбированных органических веществ и адсорбированной воды (растворителя) — величина постоянная и равная Уа. Таким образом, для адсорбции бинарной смеси органических веществ из водных растворов на пористых адсорбентах можно записать следующее [c.173]

Известные способы получения пористых адсорбентов можно разделить на четыре группы [227, 228] 1) активирование гру-бодисперсиых материалов воздействием химически агрессивных сред, например получение активных углей действием газов-окис-лителей на кокс или пропиткой органического материала некоторыми солями с последующей их химической обработкой 2) коллоидно-химическое выращивание частиц золей с последующим получением из них гелей с рыхлой упаковкой (при высу шиваиии таких гелей образуется структура с боЛьЩим числом пор-зазоров между частицами силикагели, алюмосиликагели и др.) 3) синтез пористых кристаллов — цеолитов, обладающих свойствами молекулярных сит (размеры каналов в таких кристаллах составляют 0,4—1,0 нм) 4) термическое разложение карбонатов, гидроксидов, оксалатов, некоторых полимеров при умеренных, во избежание спекания, температурах (получение активных оксидов, некоторых пористых активных углей, губчатых металлов). Как видно, получение адсорбентов является весьма сложной задачей, для решения которой необходимы значительные энергетические ресурсы, использование дорогостоящих химических реактивов, сложной аппаратуры и больших затрат времеии. [c.154]

Наличие высокой пористости делает активный уголь адсорбентом, особенно пригодным для поглощення органических веществ при весьма малых концентрациях. Этой адсорбции не препятствует влажность, так как вода вытесняегся с поверхности угля органическими веществами. Адсорбция — один из важных разделов учения о поверхностных явлениях. [c.293]