Теория бутылкообразных пор

Явление гистерезиса можно объяснить, с одной стороны, пористой структурой активных углей, а с другой — поведением конденсированного пара. При низких парциальных давлениях поверхность угля покрывается адсорбированным слоем прежде всего в местах с наиболее высокой плотностью энергии и с повышением парциального давления образуется мономолеку-лярное покрытие (в статическом смысле). Фактически еще до завершения полного покрытия на поверхности угля происходит локализованная полимолекулярная адсорбция — появляются плоские лужицы . В узких порах с диаметром порядка четырех диаметров молекулы пара с увеличением толщины слоя адсорбта образуется жидкий мениск. Поскольку все органические жидкости смачивают активный уголь, образуется вогнутый жидкий мениск. Действующие на поверхности этого мениска силы стягивания приводят к снижению давления паров по сравнению с плоской поверхностью. Поэтому капиллярная конденсация происходит в порах еще до того, как будет достигнуто давление насыщения вне пористой системы. По тем же причинам во второй части описанного выше эксперимента снижение давления паров сопровождается замедленной десорбцией и появлением вышеупомянутого гистерезиса. Для описания гистерезиса наряду с другими моделями часто используется так называемая теория бутылкообразных пор [7]. Согласно этой теории сорбенты, характеризующиеся гнстерезисными петлями, содержат поры с узкими входами. Конденсация при адсорбции происходит в порах с наибольшим диаметром — в полости бутылок . Десорбция лимитируется диаметром узких горл бутылок таким образом процесс десорбции, соответствующий адсорбции, возможен только при более низком парциальном давлении. По виду и ширине петли гистерезиса можно сделать заключение о форме пор [8, 9]. [c.25]

Модель бутылкообразных пор в виде широкой полости с одним узким входом (горлом) использовалась ранее качественно для объяснения капиллярно-конденсационного гистерезиса. В работах [52, 83], исходя из представлений о генезисе пористых стекол, разработана модель многогорлых бутылкообразных пор, количественно отвечающая экспериментально измеряемым параметрам их пористой структуры. Эта однородная модель представляет совокупность равномерно распределенных в объеме сферических полостей равного размера, взаимно пересекающих друг друга (рис. 4.23). Параметрами модели являются радиус сферы го, число пересечений данной сферы с соседними п, радиус горла пор — прохода из одной сферы в другую. Опираясь на экспериментально определяемые величины поверхности 5, пористости 8, полагая, что определенные методом ртутной порометрии преобладающие радиусы пор могут быть приняты в качестве параметра модели и делая допущение о равномерном распределении полостей в модели, авторам удалось определить все ее параметры. Изменение экспериментальных геометрических характеристик пористых стекол в процессе постепенного растворения щелочью их стенок очень хорошо описывается указанной моделью [52] в отличие от модели цилиндрических капилляров и других моделей, для которых теория и опыт давали значительные расхождения. [c.269]

Гистерезис, связанный с различием давлений, соответствующих интрузии и экструзии жидкости. Давление, при котором происходит заполнение пор, всегда больше давления, при котором вода покидает поры. Существуют две общепринятые и наиболее часто упоминаемые причины для объяснения явлений такого рода, а именно капиллярный гистерезис, т. е. наличие гофрированных (бутылкообразных) пор, и гистерезис углов смачивания при натекании и оттекании жидкости [70, 202]. Из теории капиллярно-структурного гистерезиса [219] следует, что освобождение пор от несмачиваемой жидкости должно завершаться при достижении давления Р1 = Ринтр/2, где Ринтр — давление, соответствующее заполнению пор жидкостью (интрузии). При уменьшении давления в системе ниже Р1 включается разрывный механизм, в соответствуюпд1х местах пор появляются разрывы жидкой среды, и оставшаяся в порах жидкость уже не может быть извлечена при дальнейшем снижении давления. В связи с изложенным обращает на себя внимание следующий факт. Многочисленные исследования материалов различной природы методом ртутной порометрии показали, что давление интрузии всегда приблизительно вдвое больше давления экструзии [202, 214, 221]. При изучении гидрофобных кремнеземов было установлено такое же соотношение между давлениями интрузии и экструзии. Однако при вдавливании воды в те же носители, гидрофобизованные прививкой монослоя алкилсилана, интрузия происходит при давлении, не превышающем 10 % от давления, при котором происходит освобождение пор. Полученные результаты, на наш взгляд, можно объяснить тем, что при заполнении пор ртутью основной вклад в гистерезис связан со структурой пор (гофрировка пор), тогда как при вдавливании воды, кроме структурного гистерезиса, значительный вклад дает гистерезис угла смачивания. Однако для дальнейшего изучения причин гистерезиса необходимы дополнительные исследования. [c.335]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология