 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Химическая адсорбция (хемосорбция)
- при взаимодействии адсорбата и адсорбента возникают химические связи (химическая природа сил); тепловой эффект = D Н химических реакций D H адс= – (10 ¸ 120) кДж/моль; необратимый процесс, образуются новые химические соединения (пример: адсорбция углекислого газа поверхностью гидроксида кальция:
СО2,г + Са(ОН)2,к ® СаСО3,к + Н2Ож ).
Термодинамика адсорбции.
Адсорбция протекает самопроизвольно ÞD G адс < 0.
При взаимодействии адсорбата с адсорбентом теплота выделяется Þ D Н адс < 0.
В процессе адсорбции происходит упорядочение адсорбированных частиц Þ D S адс < 0.
При некоторой температуре Т р наступает равновесие (скорость адсорбции = скорости десорбции υад = υдес D G адс = 0 и Т р = D Н адс/D S адс.)
С увеличением Т адсорбция ↓, десорбция ↑. При увеличении температуры константа равновесия процесса адсорбции уменьшается. Поэтому вещество можно адсорбировать при невысокой температуре и десорбировать – при более высокой температуре.
Изотерма адсорбции -зависимость адсорбции Г от равновесной концентрации с или равновесного парциального давления р адсорбата при постоянной температуре Г = f (c), Г = f (p).
Используются уравнения Лэнгмюра и Фрейндлиха.
Уравнение Лэнгмюра (предполагает, что поверхность адсорбента однородна и при максимальном заполнении образуется мономолекулярный слой).
Q = Г/Г¥ - степень заполнения поверхности адсорбата адсорбатом.
1- Q - свободная поверхность
Г¥ – максимальная адсорбция (при образовании монослоя);
υад = kад (1-Q) р А – для адсорбции газа на свободной поверхности и υад = kад (1-Q) с А – для адсорбции адсорбата из раствора
υдес = kдес Q - пропорционально занятой поверхности
При равновесии υад = υдес Þ kад (1- Q) р А = kдес Q К а = kад / kдес =Q/ (1- Q) р А или К а = kад / kдес =Q/ (1- Q) с А
или 
Уравнение адсорбции Лэнгмюра:
сА – равновесная концентрация адсорбата и рА – равновесное давление адсорбата;
К а – константа адсорбционного равновесия.
При малых концентрациях и парциальных давлениях адсорбция пропорциональна концентрации или парциальному давлению. При высоких концентрациях, когда К а× с >> 1, достигается максимальное заполнение Г = Г¥.
Характеристики адсорбента Г¥ и К а находят графически по экспериментальным данным.
Уравнение Лэнгмюра в координатах обратной адсорбции 1/Г и обратной концентрации 1/ с
На оси ординат отсекается отрезок, равный 1/Г¥, а tga = 1/(К а×Г¥).
Изотерма Лэнгмюра в двух формах:
Фрейндлих предложил эмпирическое уравнение изотермы Г = К ф× р n, где К ф и n – постоянные.
Уравнение Фрейндлиха соблюдается при адсорбции некоторых веществ в области средних заполнений (Q = 0,2 ¸ 0,8).
Общие закономерности адсорбции на поверхности твердых тел:
- адсорбция из растворов идет медленнее адсорбции газов,
- адсорбция зависит от природы адсорбента и адсорбата (так, актив. уголь хорошо адсорбирует газы Cl2, SO2 и не адсорбирует H2O, O2, N2, H2, CO)
- сильнее из растворов адсорбируются вещества с меньшей растворимостью;
- адсорбенты, плохо смачиваемые водой (уголь, тальк) адсорбируют органические вещества из водных растворов;
- из раствора электролита адсорбируются ионы одного вида.
Поиск по сайту: