Полимолекулярная адсорбция.

Иногда изотермы адсорбции «газ - твердое тело» имеют .у-образную или ступенчатую формы (рисунок 6.6). .v-образные зависимости могут получаться, если при адсорбции происходит образование нескольких слоев адсорбата. Ступенчатая адсорбция появляется, если на поверхности имеются энергетически неравнозначные активные центры.

Для объяснения появления указанных типов изотерм адсорбции в 1915 году М. Поляни предложил теорию полимолекулярной адсорбции, которая отрицала наличие активных центров на поверхности адсорбента, но допускала образование на ней слоя адсорбата, с толщиной в несколько молекул. Однако теория Поляни не смогла предложить уравнение для описания изотерм полимолекулярной адсорбции.

Рисунок 6.6

Изотермы s-образной (а) и ступенчатой (б) полимолекулярной адсорбции

Это проблема была преодолена теорией БЭТ (авторы С. Брунау- эр, П. Эммет и Е. Теллер). Теория БЭТ основывается на тех же положениях, что и теория Ленгмюра. Однако вместо положения о моно- молекулярной адсорбции вводится другое: каждая молекула адсорбата является центром адсорбции, что приводит к адсорбции следующей молекулы и возникновению полимолекулярной адсорбции; энергия взаимодействия между молекулами последующих слоев адсорбата считается такой же, как в чистом жидком веществе.

На основе теории БЭТ было предложено следующее уравнение полимолекулярной адсорбции:

где а - удельная адсорбция при равновесном парциальном давлении адсорбтива р ps - давление насыщенных паров над жидким адсорб- тивом (в отсутствие адсорбента); С - константа, характеризующая энергию взаимодействия сконденсированного адсорбата с поверхностью адсорбента; ax - емкость мономолекулярного слоя.

Для определения параметров ат и С проводят несколько опытов, измеряя а, при разных значениях р,. Формулу (6.20) преобразуют и приводят к виду

Рисунок 6.7

Графический метод определения констант уравнения БЭТ

Строят график зависимости (рисунок 6.7). Отрезок, отсекаемый на оси ординат, равен , а тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс дает значение . Исходя из этих данных вычисляют константы ах и С. Подставив их в уравнение 6.20 можно вычислять величину удельной адсорбции а, при любом заданном значении р,.

Взаимодействие первого слоя адсорбата с поверхностью характеризуется константой К уравнения Ленгмюра. Параметр С уравнения БЭТ и параметр К уравнения Ленгмюра связаны соотношением

где р5 - давление насыщенных паров над жидким адсорбтивом (в отсутствие адсорбента).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >