между кристаллической структурой адсорбентов

В качестве адсорбентов используются вещества с развитой поверхностью, которая образована капиллярными порами молекулярных размеров. К таким веществам относятся активированные угли, силикагели, алюмогели и синтетические цеолиты. Все эти вещества отличаются сравнительно высокой адсорбционной активностью и относительно легко десорбируются. Последние из вышеназванных адсорбентов - синтетические цеолиты — в настоящее время получили значительное промышленное распространение. Являясь кристаллическими алюмосиликатами натрия и кальция, они после удаления кристаллизационной воды сохраняют свою кристаллическую структуру. При этом между элементами, составляющими кристаллическую решетку, образуют- [c.53]

Если молекулы адсорбата многоатомны, как это обычно бывает, необходимо суммировать энергии взаимодействия с поверхностью всех атомов молекулы. Значения Гу в уравнении (П. 7) для конкретного адсорбента с известной кристаллической решеткой могут быть выражены через расстояние г между центром адсорбированной одноатомной молекулы (или атома) и математической плоскостью, на которой лежат центры атомов адсорбента, образующих его поверхность. Для слоистой структуры кристалла это расстояние 2 представляет собой сумму половины расстояния между слоями и радиуса адсорбированной молекулы. Значения констант с , и Сд могут быть получены при помощи приближенного квантовохимического расчета [63, 64] [c.36]

Наличие поверхности означает граничное нарушение кристаллической решетки, особенно резкое для ионных и ковалентных пространственных сетчатых структур. Находящиеся на поверхности твердого тела атомы или ионы являются или координационно ненасыщенными, как например, в ионной решетке, или обладают свободными валентностями в атомной решетке. Поэтому между адсорбентом и адсорбатом может возникать довольно прочная связь. Прочность связи адсорбированных частиц с поверхностью изменяется в широких пределах в зависимости от природы и прочности связей внутри адсорбента и поверхностных оксидов и гидроксидов. [c.79]

Исследования адсорбционных и энергетических- свойств аморфных и кристаллических адсорбентов в системе ЗЮг—Н2О 1] указывают на существование связи между поверхностными свойствами этих адсорбентов и их объемной структурой. Представлялось интересным провести аналогичные исследования для окиси алюминия, поскольку в системе АЬОз—Н2О известен ряд объемных гидратов, а также при термической обработке АЬОз имеют место полиморфные превращения. Можно было ожидать, что различие фазового состава образцов в той или иной мере скажется на их поверхностных свойствах. Окись алюминия является одним из наиболее распространенных дегидратирующих катализаторов. Процессы дегидратации поверхности, а также ее последующей регидратации лежат, по-видимому, в основе элементарной каталитической реакции дегидратации спиртов на окиси алюминия, что следует из предложенной в работе [2] схемы такой реакции. [c.101]

В последнее время все большее применение в качестве адсорбентов и катализаторов находят цеолиты, как природные, так и синтетические. Цеолиты — это алюмосиликаты, обладающие строго регулярной кристаллической структурой. Каркас кристалла цеолита состоит из структурных тетраэдрических элементов 8104 и А1О4 , соединенных между собой общими атомами кислорода. Отрицательный заряд каркаса благодаря наличию в нем трехзарядного алюминия компенсируется зарядом катионов щелочных и щелочноземельных металлов, располагающихся в полостях структуры. В зависимости от кристаллической структуры окна этих полостей имеют размеры 0,4—1,1 нм (соизмеримые с размерами молекул). Поэтому на цеолитах могут адсорбироваться только те вещества, молекулы которых имеют размер по наименьшей оси (критический диаметр) меньше диаметра окна полости. Отсюда второе название цеолитов — молекулярные сита. Цеолиты жадно поглощают воду, и поэтому широко применяются для осушки газовых и некоторых жидких сред. При нагревании вода из них испаряется, с чем и связано нх название — цеолиты (кипящий камень — кипеть, литое — камень). Цеолиты научились синтезировать совсем недавно (1948). Особенностью их синтеза является процесс кристаллизации после получения алюмосиликагеля. [c.130]

Процессы адсорбционной очистки углеводородных газов от сернистых соединений являются периодическими. После появления за слоем адсорбента сернистых соединений в количестве, определяемом требованиями потребителя, сорбент подвергают регенерации. Регенерацию цеолитов проводят путем продувки слоя нагретым очищенным газом или путем снижения давления в системе. Первый способ является более распространенным. Температурный режим регенерации выбирают исходя из условий десорбции наиболее сильно адсорбируемого компонента, входящего в состав очищаемого газа. Таким комионентом, как правило, являются пары воды. Сильное взаимодействие между полярными молекулами воды и элементами кристаллической структуры цеолита требует ирименения на стадии регенерации более высоких температур, чем это необходимо для удаления сернистых соединений. Обычно регенерацию цеолитов с целью их иодготовки к следующему циклу адсорбции проводят при температурах 300-320 °С. [c.398]

В расчетах молекулярно-электростатического взаимодействия частиц (или плоских поверхностей) принято, что расстояние между противолежащими слоями потенциалопределяющих ионов, которое и определяет силу отгалкивания двойных слоев, совпадает с расстоянием между фазовыми границами частиц. Между тем достаточно беглого взгляда на детальную (на молекулярном уровне) картину строения заряженной поверхности, чтобы убедиться в несовпадении плоскости адсорбции ионов с межфазной границей. Адсорбция по-тенциалопределяюших (ПО) ионов является, в сущности, процессом достройки кристаллической решетки адсорбента (ее анионной или катионной подрешетки при адсорбции анионов или катионов соответственно), поэтому плоскость локализации сорбированных ионов смешена относительно межфазной границы в глубь раствора на расстояние (И2 порядка половины периода решетки д, а возможно, и на большее. Незавершенность решетки и присутствие в ней преимущественно ионов одного знака (их электростатическое отталкивание) может быть причиной существенного ослабления связи ионов с поверхностью и их дополнительного смещения в сторону раствора. По причине рыхлости этот слой не может дать полноценного вклада в молекулярное притяжение частиц. В итоге молекулярное притяжение частиц (поверхностей) определяется расстоянием к между их фазовыми границами, а электростатическое отталкивание — расстоянием к-ё между плоскостями адсорбции ионов, поскольку потенциал именно этих плоскостей входит в константу электростатического отталкивания. Разница этих расстояний с1, как уже отмечалось, должна быть порядка периода решетки вещества, служащего дисперсной фазой. Таким образом, в дополнение к энергии специфической адсорбции ионов появляется еще один специфический для каждого вещества параметр — период решетки (или среднее меж-молекулярное расстояние в веществе), определяющий структуру ДЭС и его эффективность как фактора устойчивости дисперсной системы. Период решетки прене- [c.631]

Кристаллическая структура нитрида бора BN подобна слоистой труктуре графита (рис. 1,1). В ней имеются плоские слои гексагональных колец. В каждом кольце три вершины (через одну) заняты атомами одного элемента, а остальные три вершины — атомами другого элемента. В отличие от структуры графита у нитрида бора кольца разных слоев расположены точно друг под другом. При этом вдоль оси третьего порядка, перпендикулярной базисной грани, атомы бора и азота чередуются. Параметры решетки нитрида бора а и с равны соответственно 2,50 и 6,66 А. Соседние атомы в одной плоскости находятся на расстоянии 1,45 A, а в соседних плоскостях на расстоянии 3,33 A- Ван-дер-ваальсовы размеры атомов бора и азота близки между собой.Нитрид бора не обладает такой высокой электропроводностью, как графит, поэтому весьма важно сравнение энергии адсорбцйи разных молекул на этих двух адсорбентах. [c.55]

Изменение теплот адсорбции на различных главных кристаллических гранях меди. Вопрос о влиянии структуры кристаллической грани адсорбента на процесс физической адсорбции был теоретически рассмотрен Баррером [153] для ковалентных поверхностей и Орром [151] и Ленелем [154] для поверхностей диэлек- триков. Взаимодействие между неполярной молекулой и поликристаллической поверхностью металла было исследовано независимо Леннард-Джонсом [155], Бардином [156] и Маргенау и Поллардом [157]. Если учесть приближенный характер теории, применявшейся в последнем случае, то наблюдаемое согласие между теоретически рассчитанными и экспериментальными значениями является приемлемым. В настоящее время не имеется подробно разработанной теории процесса физической адсорбции неполярных молекул газа на поверхности монокристалла металла, которая описывала бы этот процесс исходя из известных данных относительно параметров и геометрии кристалла. [c.121]

Приведены и проанализированы новые и полученные ранее экспериментальные данные по скоростям реакций, катализируемых ферритом кобальта. В качестве модельных реакций использовали адсорбцию и десорбцию кислорода, разложение HjOi и N 0, изотопный обмен углерода между GOj и СО, изотопный обмен между Hj и Dj. Катализаторами служили образцы феррита с различным соотношением Со и Fe. Результаты исследования показали, что при соотношении компонентов феррита, близком к стехиометрическому, скорости реакций в окислительном режиме имеют максимальное значение, а в восстановительном — минимальное. Так как отношение количеств Со/Ре связано с распределением катионов и катионных вакансий в кристаллической решетке, можно утверждать, что полученные данные говорят в пользу соблюдения строгого кристаллохимического соответствия между структурами адсорбента в лимитирующей стадии реакции и адсорбционного слоя. Обсуждены атомистические возможности для этого и проведен анализ наиболее вероятного распределения ионных вакансий, возникающих в адсорбционном слое в процессе катализа. Высказана мысль о необходимости учета топохимических закономерностей при исследовании химической реакционноспособности твердых поверхностей. [c.499]

При этом переход молекул растворенного вещества из объема раствора на поверхность адсорбента связан не с величиной энергии взаимодействия этих молекул с поверхностными атомами кристаллической решетки сорбента, а с разностью величин энергий, взаимодействия молекул растворенного вещества с адсорбентом и молекулами растворителя. Эта последняя энергия в водных растворах в значительной мере определяется структурой жидкой воды и изменениями структуры, которые возникают при растворении в воде органических веществ. Связь молекул растворенного вещества с растворителем проявляется прежде всего в величине растворимости и изменении растворимости веществ с температурой. Поэтому адсорбция растворенных веществ существенно зависит от их растворимости, что уже давно нашло отражение в известном правиле Траубе, согласно которому, в гомологическом ряду алифатических карбоновых кислот произведение коэффициента распределения вещества между раствором и твердым сорбентом К на растворимость этого вещества является величиной постоянной, т. е. КС, = onst. Справедливость правила Траубе была показана и для адсорбции некоторых других гомологических рядов. Впоследствии было установлено, что изменение адсорбции с температурой также подчиняется правилу Траубе. [c.7]

Адсорбенты, в которых на долю пор приходится большая часть их общего объема, встречаются довольно часто. Так, например, пористость силикагелей, изученных А. В. Киселевым [60] и И. Е. Неймарком с сотр. [63], варьирует от 36 до 84%. Кистлером [64] был приготовлен аэрогель с пористостью 99%. Пористость аэросилов достигает 95—98% [65]. Аналогичные структуры формируются и при диспергировании с помощью поверхностно-активных агентов волокнистых кристаллических силикатов типа хризотила. Образующиеся при этом отдельные волоконца трубчатого типа [66] с диаметром около 18 ммкм вследствие взаимного переплетения создают очень рыхлые устойчивые коллоидные дисперсии с высоким значением пористости [67]. По-видимому, подобное, сетчатое строение имеют лиогели, аэросилы и некоторые особенно рыхлоупакованные ксерогели, глобулярные цепочки которых связаны между собой так, что число контактов для большинства глобул равно 2. В узлах такой сетки, придающей жесткость скелету геля, число соприкосновений частицы с соседними должно быть равно 3. [c.51]

Помимо глобулярных структур, в природе имеется большое число адсорбентов с отличной морфологией и формой пор. Так, например, графит, из глинистых минералов — вермикулит и монтмориллонит, кристаллическая решетка которых состоит из плоскопараллельных слоев, слабо связанных между собой, могут образовывать параллельные или клинообразные поры. Кристаллы галлуазита представлены в виде удлиненных трубок [82, 83], аттапульгита и сепиолита — отдельными узкими удлиненными пластинками, а также пучками таких пластинок, ширина которых в 2—3 раза превышает толш,ину. Природные цеолиты (анальцим, морденит и др.) образуют полости, которые по своей форме напоминают тетраэдрические и октаэдрические поры плотных упаковок сфер [84]. Имеется большая группа мелкораздробленных кристаллических адсорбентов и катализаторов с частицами в форме кубиков, многогранников, пластинок и т. д. [c.61]

У Все эти формы имеют близкие хроматографические свойства. При нагревании до 900-1000°С они переходят в другие кристаллические модификации /1/ ( O,S,K ),При нагревании до температур выше 1100°С все модификации окиси алюминия переходят в а-форму которая хроматографически инертна, вероятно, из-за ее малой удельной поверхности и иной структуры решетки. Идеальный кристалл у. окиси алюминия состоит из рядов больших окисных ионов (О ) и маленьких ионов алюминия (Л13+ ), занимающих три из каждых четырех полостей между окисными ионами. При комнатной температуре вода легко адсорбируется на поверхности окиси алюминия вплоть до образования монослоя причем каждая молекула воды связывается с двумя поверхностными окисными ионами. При нагревании гидратированной окиси алюминия до 300-400°С большая часть адсорбированной воды удаляется. Остается вода, реагирующая с поверхностью с образованием гидроксильных групп причем на 100 А поверхности образуется до шести гидроксильных групп. Это и есть та форма окиси алюминия, которую обычно используют в хроматографии. При добавлении воды в количествах, соответствующих 50%-ному заполнению монослоя, линейная емкость увеличивается. Однако многие исследователи дезактивировали свои адсорбенты большими количествами воды. [c.77]

В отличие от других адсорбентов, пористая структура собственно кристаллов цеолитов (первичная пористая структура) является неизменной для каждого тйпа цеолита, так как она образована промежутками между структурными элементами кристалл лов — кубооктаэдров (рис. УП1.2). Кубооктаэдры состоят из ионов кремния, алюминия и кислорода, занимающих определенные положения в кристаллической решетке. В состав цеолитов входят также способные к ионному обмену катионы, обычно щелочных или щелочноземельных металлов, которые компенсируют избыточный отрицательный заряд алюмосиликатной составной части кри- сталлов. [c.427]

Установлено, что спектры люминесценции зависят от типа адсорбента. При низкой температуре (77° К) тонкая структура спектров, которая характерна для кристаллических ураниловых солей, отсутствует. При 90° К спектр люминесценции адсорбированного иона U02 +, имеющего связанную воду, близко соответствует одной из полос дигидрата уранилнитрата. Силы связи между адсорбированным ионом иоГ и поверхностью, по мнению Г. И. Ко-бышева, носят ионный характер [76]. [c.73]