Адсорбция на пористых телах. Гистерезис

Адсорбция на пористых телах. Гистерезис [c.493]

Важнейшей характеристикой высушиваемого материала является сорбционное равновесие его с влажным воздухом. На рис. 3.1 приведены изотермы сорбции и десорбции паров воды на ПВХ-С-70, полученные статическим и динамическим (хроматографическим) методами [94]. На обоих графиках имеет место сорбционный гистерезис, типичный для капиллярно-пористых тел. Значительно более широкая петля гистерезиса, получающаяся по хроматографическим данным, объясняется присущей динамическому методу тенденцией к занижению равновесной влажности продукта при адсорбции и завышению при десорбции. Для расчетов процесса сушки необходимо иметь изотермы десорбции в достаточно широком интервале температур. В результате исследования сорбционных свойств большой группы полимерных материалов на основе винилхлорида и акрилатов предложено следующее уравнение для описания кривых десорбции в интервале относительной влажности воздуха ( от О до 1,0 [94] [c.88]

В заключение остановимся на температурной зависимости адсорбции в пористых телах. Простые опыты с системой поршень — цилиндр показывают, что при гистерезисе системы в цикле должна теряться механическая работа (т. е. должно выделяться тепло). В необратимых процессах этого типа изменение энтропии при небольших смещениях системы из состояния равновесия не равно бд/Т. Поэтому, как отмечает Ла-мер [16], в этом случае уравнения типа уравнения (ХП1-16), полученные на основе второго закона термодинамики, теряют ясный физический смысл. В гистерезисных системах, конечно, можно получить два ряда значений относящихся к адсорбционной и десорбционной ветвям. Обычно эти величины не равны друг другу и ни одна из них не соответствует калориметрической теплоте адсорбции. Этот эффект можно объяснить локальной необратимостью системы. Адсорбция при увеличении х на 8х не эквивалентна десорбции при последующем уменьшении относительного давления на ту же величину бх. Поэтому к данным по изостерическим теплотам адсорбции и ин- [c.498]

Характерной особенностью процесса заполнения пор, или капиллярной конденсации, является наличие петли гистерезиса на изотермах адсорбции. При этом адсорбционная ветвь петли гистерезиса обусловлена полимолекулярной адсорбцией и капиллярной конденсацией, в то время как десорбционная ветвь выражает лишь капиллярную конденсацию. В результате этого десорбционная ветвь изотермы и ширина петли гистерезиса служат выражением структуры пористого тела, отражением размера и в некоторой степени формы пор. Так, для твердых тел с малыми порами гистерезисные петли чрезвычайно узки, и, наоборот, расширение гистерезисных петель свидетельствует о наличии более крупных пор. [c.145]

Гистерезис смачивания играет существенную роль во всех капиллярных процессах, а также в процессах капиллярной конденсации при адсорбции паров пористыми телами. Явление гистерезиса и скорость установления равновесного краевого угла определяются молекулярной природой смачиваемой поверхности, ее составом и строением, а также вязкостью и поверхностным натяжением смачивающей жидкости. Увеличение гладкости твердой поверхности приводит к уменьшению гистерезиса. Напротив, очень высокие значения гистерезиса наблюдаются на поверхностях шероховатых или пористых тел (так называемый капиллярный [14, 151 или дисперсионный [16, 17] гистерезис). [c.13]

Петли гистерезиса и структура пор. Для теории адсорбции и изучения структуры пористых тел могут иметь значение следующие качественные наблюдения. Для систем с малыми порами гистерезисные петли чрезвычайно узки, вероятно, потому, что адсорбированные слои заполняют поры без участия сил капиллярной конденсации (в классическом смысле). Это означает, что адсорбция и десорбция в порах обусловлены одними и теми же силами. Расширение гистерезисных петель свидетельствует о том, что поверхность адсорбента имеет более широкие поры [49]. В подобных случаях конденсация и испарение происходят с частей поверхности, обладающих различным рельефом, и, следовательно, обусловлены разными силами. В случае [c.50]

Распределение пор по размерам в твердых пористых частицах играет важную роль для внутридиффузионной кинетики процессов. Для измерения функции распределения пор по размерам можно использовать адсорбционный метод, основой которого является гистерезис при капиллярной конденсации газов в порах адсорбента. Для обеспечения достаточной точности при снятии изотерм адсорбции измерение адсорбции ведется весовым методом с применением пружинных весов Мак-Бена. Этот метод целесообразно использовать для измерения пор с диаметром в пределах 15—200 А. Для измерения пор в интервале 30—30 ООО А капиллярно-конденсационный метод можно заменить методом вдавливания ртути в поры твердого тела. [c.350]

Изотермы- сорбции и десорбции типичных ка-пиллярно-пористых тел (силикагель, активированный древесный уголь) имеют три характерных точки (фиг. 3-3). Точка В соответствует завершению мономолекулярной адсорбции, точка С — начало гистерезисного участка, точка В — ко ец гистерезиса изотерм сорбции и десорбции. В тонкодисперс-аых сорбентах (силикагель марки МСМ) конец гистерезисной петли (точка В ) не совпадает с точкой В, отвечающей- максимальному сорбционному влагосодержанию. Для крупнопористых сорбентов эти точки совпадают. [c.90]

При измерениях полной изотермы адсорбций на пористом твердом теле часто находят, что кривая адсорбции не совпадает с кривой десорбции при относительных давлениях р/ро>0,4 (рис. 4). Этот гистерезис обусловлен капиллярной конденсацией в порах, которую можно пояснить такой моделью. Рассмотрим пору в форме чернильницы, разрез которой представлен на рис. 5, а. С увеличением парциального давления адсорбата при физической адсорбции сначала заполняется широкая ч1асть поры и газовая фаза оказывается в равновесии с поверхностью жидкости в капилляре радиуса Гр,. Соотношение между равновесным давлением р и радиусом поры Гр количественно описывается уравнением Кельвина [c.22]

АДСОРБЦИЯ — концентрирование вещества (адсорбата, адсорбтива) из объема фаз на поверхности раздела между ними, напр, из газа или р-ра на поверхности твердого тела (адсорбента) или жидкости. А. является частным случаем сорбции. А. происходит под влиянием молекулярных сил поверхности адсорбента и ведет к уменьшению свободной поверхностной энергии. Молекулы адсорбата, нриближаясь из объема газа или р-ра к поверхности раздела фаз, испытывают притяжение со стороны этой поверхности. Ири соприкосновении с нею притяжение уравновешивается отталкиванием. Таким образом поверхность адсорбента покрывается тонким (адсорбционным) слоем молекул адсорбата. При физич. А. молекулы адсорбата сохраняют свою индивидуальность, при химич. А. (см. Хемосорбция) они образуют поверхностное химич. соединение с адсорбентом. Ири постоянной теми-ре Т физич. А, увеличивается с ростом давления газа р или концентрации р-ра. С ростом темп-ры физич, А. уменьшается, т. к, вследствие возрастания энергии теплового движения все большая часть молекул адсорбата становится способной преодолеть притяжение к поверхности, — происходит десорбция. Физич. А. обратима, она уменьшается с уменьшением концентрации адсорбата, хемосорбция обычно необратима. Физич. А. паров часто сопровождается капиллярной конденсацией в-ва в порах адсорбента. В области капиллярной конденсации А. необратима (см. Гистерезис сорбционный). Измеряемая иа опыте величина А. а, относится обычно к единице веса адсорбента (моль г) и зависит не только от природы адсорбента и адсорбата, концентрации адсорбата в объеме и тем-ры,. 40 и от величины поверхности адсорбента s. Так как величины s для разных адсорбентов (напр., для непористых и пористых) различаются на неск. порядков, то для сопоставления пользуются абс, величинами А. а, отнесенными к единице поверхности а = afs микромоль/м , ИЛИ молекул/ЮО А . Абс. величина А, (при данных Т п р) зависит уже только от природы адсорбата и от природы и структуры поверхности адсорбента. Адсорбционные силы при физич. А. имеют ту же природу, что и меж.молекулярное взаимодействие в газах, жидкостях и твердых телах. [c.21]

Гистерезис смачивания зависит от скорости перемещения трехфазной границы раздела фаз по твердой поверхности, а также от адсорбции на ней веществ и шероховатости твердого тела.-С увеличением скорости вытеснения нефти водой из капиллярных каналов пористой среды вследствие гистерезисных явлений наступающий угол смачивания возрастает и может стать больше 90 , если даже в статических условиях поверхность капилляра гидрофильна. [c.172]