Капиллярная конденсация и структура переходных пор

Активные угли, полученные активированием менее однородных органических материалов — антрацитов и тощих углей, а также мелкопористые ксерогели, например силикагели, имеют более сложные микропористые структуры, которые могут быть сведены к наличию в адсорбенте двух микропористых структур, отличающихся по размерам преобладающих пор [12, 57, 58]. Их параметрами служат константы Wf,l, В и В двухчленного уравнения адсорбции теории объемного заполнения микропор. По данным малоуглового рентгеновского метода, для микропор активных углей первой структуры эффективные радиусы микропор колеблются от 5,5 до 7 А, а для второй — от 10 до 14 А [10]. Заметим, что как мелкие, так и более крупные микропоры объемно заполняются при адсорбции паров до начала капиллярной конденсации в переходных порах. Для мелкопористых силикагелей с размерами глобул 50—85 А характерно распределение числа глобул по координационным числам, которые только в усредненном виде выражаются обычно оцениваемым одним координационным числом. Легко показать оценочным расчетом, что в местах случайных плотных упаковок глобул с локальными координационными числами 8 и большими, образуются промежутки между контактирующими глобулами с размерами, типичными для микропор. Другими словами, часть общего сорбционного объема ксерогелей может принадлежать микропорам. [c.267]

Для адсорбентов с переходными порами характерна изотерма адсорбции с петлей капиллярно-конденсационного гистерезиса (рис. И1.10). Адсорбции соответствует нижняя кривая, а десорбции — верхняя. При малых давлениях, когда не происходит капиллярная конденсация, гистерезиса не наблюдается. Начало его появления зависит от природы адсорбента и адсорбата. Пористая структура адсорбента разнообразна. Однако считается, что ее можно смоделировать тремя видами пор 1) конусообразными, [c.135]

Капиллярная конденсация и структура переходных пор [c.54]

Электронномикроскопический метод [315—317] позволил впервые обнаружить и изучить структуру переходных пор активированного угля, заполняющихся в результате капиллярной конденсации при сорбции паров. Особенно эффективным этот метод оказался для исследования структуры силикагелей с крупными порами. При его помощи можно измерять поры с радиусом 75—100 А и выше, а также строить кривые распределения объема пор по их размерам. Этот метод имеет определенные ограничения, связанные с разрешающей способностью микроскопа, качеством и способом подготовки объекта. [c.146]

Сопоставление информаций о пористой структуре адсорбентов, полученных с использованием метода ртутной порометрии и других методов, позволяет значительно расширить сведения о параметрах пористой структуры. Так, например, откладывая по оси ординат порограммы предельные величины сорбционного пространства (см. рис. 3), можно оценить границу размеров гидравлических радиусов переходных пор и сравнить их с величинами, вычисленными из изотерм сорбции паров по уравнению Кельвина, а также сопоставить распределения объемов мезопор по линейным размерам, полученные методами капиллярной конденсации паров органических веществ и ртутной порометрии [3, 4]. [c.194]

Информация о параметрах микропористой структуры может быть получена на основании опытных данных по равновесной адсорбции газов и паров и малоугловому рассеянию рентгеновских лучей. Как уже отмечалось, особенностью микропористых адсорбентов является завершение объемного заполнения микропор до начала капиллярной конденсации паров в более крупных переходных порах. В общем случае адсорбенты, наряду с микропорами, содержат переходные поры и макропоры, как, например, активные угли. Адсорбцией на поверхности макропор, обычно не превышающей 1—2 м г, всегда можно пренебречь. Однако при достаточном развитии объема переходных пор их удельная поверхность может превышать 50 м г и достигать 200—300 м 1г. В таком случае адсорбцию на поверхности переходных пор необходимо учитывать. После определения удельной поверхности переходных пор по одному из изложенных методов, основанных на капиллярных явлениях, можно с достаточным приближением оценить адсорбцию на их поверхности. Для этого обычно пользуются изотермой адсорбции рассматриваемого пара для непористого адсорбента [c.266]

Для изучения структуры пористых тел наиболее часто применяют сорбционные методы, обычно основанные на результатах капиллярной конденсации паров в переходных порах. Более крупные поры (макропоры) в сорбционном процессе, как правило, не заполняются объемно. Особенность капиллярной конденсации в наличии на изотерме сорбции петли гистерезиса, характер которой зависит от размера и формы пор адсорбента. Поэтому изучение гистерезиса может дать ценные сведения для выяснения формы пор и распределения объема по эффективным радиусам, тем более что между радиусом кривизны мениска жидкости в капиллярах и давлением пара адсорбата существует определенная математическая зависимость, выражающаяся уравнением Томсона—Кельвина [c.174]

M je. Эффективные радиусы более крупной разновидности — переходных пор — выражаются десятками и сотнями ангстрем. В обычных активных углях объем переходных пор не превышает 0,05—0,1 см г, однако иногда он может приближаться к объему микронор или даже существенно его превыщать. В переходных порах при высоких относительных давлениях происходит капиллярная конденсация паров. Наконец, наиболее крупные поры активного угля, или макропоры, имеют эффективные радиусы в тысячи и десятки тысяч ангстрем. По макропорам и переходным порам адсорбируемые молекулы проникают к внутренним частям зерен угля. После насыщения микронор адсорбция происходит в переходных порах. Так как удельная поверхность микропор выражается сотнями, переходных пор — десятками, а макропор — единицами квадратных метров на грамм, то для адсорбции основное значение имеет микропористая структура активных углей. [c.426]

Весьма информативными при исследовании структуры высокодисперсных и пористых тел являются адсорбционные методы (физическая адсорбция паров и газов, хемосорбция, капиллярная конденсация, адсорбция из растворов). Адсорбционные методы позволяют исследовать структуру пористых и высокодисперсных тел с порами от молекулярных размеров до 100 нм, определять объем микропор и переходных пор, удельную поверхность и ее распределение по размерам пор, размер преобладающих пор и другие характеристики. [c.31]

Активированные угли имеют сложную структуру пор. Дубинин [53] подразделяет поры активных углей на три типа сильно адсорбирующие микропоры размерами в 10—30 А, переходные поры, в которых проходит капиллярная конденсация паров, и макропоры. В соответствии с этим угли делятся Дубининым на два предельных структурных типа [54]. Угли первого структурного типа содержат преимущественно микропоры с размерами [c.233]

Физическая адсорбция газов, паров и растворенных веществ существенно зависит от пористой структуры адсорбентов, определяющей также и свойства адсорбентов как носителей. Так, для активных углей различают три разновидности пор 1) макро-поры, доступные для исследования с помощью микроскопа, игра-щие роль крупных транспортных артерий для молекул адсорбированных веществ удельная поверхность этих пор составляет не более 1—2 м /г] 2) переходные поры—объемно заполняющиеся при сорбции паров органических веществ в результате процесса капиллярной конденсации эти поры можно исследовать с помощью электронного микроскопа их удельная поверхность составляет от нескольких м /г до 1С0 м /г 3) микропоры, не доступные исследованию даже при помощи электронного микроскопа. М. М. Дубинин разработал метод молекулярных щупов, позволяющий судить о размерах микропор. [c.25]

В соответствии с этим работа состояла из двух частей 1) комплексное исследование пористой структуры образцов методами ртутной порометрии, электронной микроскопии и капиллярной конденсации 2) исследование скорости течения газа через изученные системы при градиенте давления (методом проницаемости) в широком диапазоне давлений (в кнудсеновской и переходной областях, а также в условиях вязкого потока). [c.107]

Краевой угол теперь можно рассматривать как меру различия в расположении молекул в адсорбционной пленке, с одной стороны, и в жидкости — с другой. Если ф = 0, пленка по своей структуре неотличима от жидкости, о чем уже говорилось выше. По мере увеличения угла ф состояние пленки начинает заметно отличаться от состояния жидкости. Угол ф больше вдоль ветви адсорбции, и адсорбционная пленка на стенках (рис. 86) сильнее отличается по молекулярной структуре от жидкости при адсорбции, чем при десорбции. В самом деле, при десорбции адсорбционная пленка часто не отличается по свойствам от жидкости (стр. 144). Такое положение достаточно понятно когда поры заполняются адсорбатом (точка Н, рис. 66), создаются условия, совпадающие с теми или близкие к тем, что имеют место в жидкости. Когда происходит капиллярное испарение (вдоль ветви НЬР), следует ожидать, что адсорбционный слой, остающийся на стенках, сохраняет полностью или частично структуру жидкости. В то же время капиллярной конденсации, соответствующей ветви адсорбции РОН, предшествует образование полимолекулярного слоя, т. е. он образуется в отсутствие жидкости, и поэтому расположение молекул в полимолекуляр-ном слое может значительно отличаться от расположения молекул в жидкости. Состояние жидкости, сконденсированной в капиллярах, можно рассматривать как переходное состояние от относительно высоко упорядоченного состояния полимолекулярного слоя к менее упорядоченному состоянию жидкости [38]. [c.180]

Кристаллиты пока оставались недоступными для электронного микроскопа и в активных углях изучалась их пористая структура. Согласно представлениям, развитым Дубининым [2] на основе сорбционных данных, активные угли в общем случае обладают тремя разновидностями нор. Самые мелкие — микроноры — имеют линейные размеры порядка 10" см их можно рассматривать как промежутки между кристаллитами. В переходных порах с размерами порядка 10 см протекают процессы капиллярной конденсации паров. Макропоры с размерами обычно порядка 10" см играют роль транспортных ка-1ШЛ0В для сорбируемых веществ. Последние два тина нор изучались при помощи электронного микроскопа. [c.240]

Наибольшая информация о структуре и поверхности переходной пористости углеродных материалов может быть получена с использованием сорбционных методов. На рис. 13 представлена типичная кривая сорбции паров бензола активным углем с переходной пористостью. В точке О начинается капиллярная конденсация, и сорбционные и десорбционные ветви не совпадают. Пространство между адсорбционными пленками в переходных порах достаточно велико по сравнению с размерами молекул, и представление о мениске жидкости имеет физический смысл. Распределение пор по радиусам г может быть найдено с ттомощью уравнения Кельвина с поправкой на толщину адсорбционной пленки [ИЗ] [c.47]

Параметры структуры переходных пор могут быть определены при исследовании материалов методами сорбции паров и газов и растворенных веществ, капиллярной конденсации, ртутной порометрии и электронной микроскопии. Обычно объем таких пор определяют по изотерме адсорбции как максимальный объем сконденсированного пара стандартного вещества (бензола) при plps= = 0,15—0,98 с учетом адсорбции в микропорах и на поверхности переходных нор, если Sn>50 м /г [44] [c.55]

Характер распределения объема и поверхности по размерам переходных лор может быть определен из данных ртутной порометрии и капиллярной конденсации. Но хотя оба метода и дают близкие результаты для углеродных сорбентоЁ при отсутствии в их структуре пор бутылкообразной формы, кривые распределения представляют собой условные характеристики структуры переходных пор, ибо оба метода базируются на капиллярной модели пор. [c.56]

Между пористой структурой адсорбентов и катализаторов нет принципиального различия. В общем случае адсорбенты и катализаторы характеризуются полимодальным распределением объема пор по эффективным линейным размерам или радиусам. С этой точки зрения, целесообразно классифицировать поры на разновидности, а именно макропоры с эффективными радиусами, превышающие 1000—2000 А, переходные поры с интервалом радиусов от 15—16 А до 1000—2000 А и микропоры с эффективными радиусами меньшими 15—16 А. Эта классификация соответствует механизму адсорбционных и капиллярных явлений, слулсащих для определения параметров этих разновидностей пор (адсорбция, капиллярная конденсация и вдавливание ртути), и является наиболее естественной. [c.105]