Стислі теоретичні відомості

Тверді тіла, що контактують з розчином, здатні поглинати деяку кількість розчиненої речовини, накопичуючи її на своїй поверхні. Аналогічні явища спостерігаються і при контакті твердих тіл з газами. Процес адсорбції можна розглядати як самочинну зміну концентрації одного з компонентів гетерогенної системи на межі поділу фаз. Фаза гетерогенної системи, на поверхні якої відбувається адсорбція, називається адсорбентом, речовина, що адсорбується, – адсорбатом. Причиною адсорбції є те, що поверхневі молекули адсорбенту енергетично ненасичені і мають надлишок вільної поверхневої енергії. Щоб зменшити цей надлишок, поверхня адсорбенту поглинає молекули адсорбату з оточуючого газу або розчину. При цьому величина вільної енергії системи зменшується (ΔG < 0), тому даний процес перебігає самочинно.

Величину адсорбції прийнято виражати або як відношення кількості речовини адсорбату до одиниці площі поверхні адсорбенту (кмоль/м²), або як відношення кількості речовини адсорбату до одиниці маси адсорбенту (кмоль/кг). В останньому випадку вона називається питомою адсорбцією. Величина адсорбції залежить від природи адсорбенту, стану та величини площі його поверхні, природи адсорбату, температури, концентрації розчину (у випадку адсорбції газу або пари – від їх парціального тиску). На адсорбцію з розчинів впливає також природа розчинника.

Залежність величини адсорбції від рівноважної концентрації адсорбату у розчині за сталої температури називається ізотермою адсорбції (рис.1).

Рис.1. Ізотерма мономолекулярної адсорбції за Ленгмюром

При малих значеннях рівноважної концентрації адсорбату в розчині величина адсорбції збільшується прямо пропорційно цій концентрації, при середніх значеннях на ізотермі адсорбції спостерігається випукла ділянка, а при великих значеннях рівноважної концентрації адсорбату прагне до певної величини, яку називають граничною адсорбцією і позначають a _¥.

При адсорбції з розчинів ізотерма адсорбції у широкому діапазоні концентрацій адсорбату добре описується рівнянням Ленгмюра:

(1.1)

де a – величина адсорбції (кмоль/кг) за рівноважної концентрації адсорбату (моль/м³); a_∞ – гранична адсорбція (кмоль/кг); К – константа рівноваги процесу адсорбції (м³/кмоль).

Криволінійну ділянку ізотерми адсорбції добре описує рівняння Фрейндліха

(1.2)

де k і n – емпіричні константи.

Робота 1.1. Адсорбція органічної кислоти вугіллям з водного розчину

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Лабораторна робота № 1 «АДСОРБЦІЯ»	\|	Хід виконання роботи

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.