Адсорбция на границе «жидкость-твердое тело»

На границе «жидкость - твердое тело» происходит переход молекул или ионов адсорбтива из объема раствора на поверхность адсорбента.

Различают 2 вида адсорбции:

молекулярная - адсорбатом являются молекулы неэлектролита;

- ионная - адсорбатом являются ионы из раствора электролита.

Молекулярная адсорбция.

Особенностью этого вида адсорбции является то, что за активный центр поверхности адсорбента конкурируют молекулы растворителя и растворенного вещества. Величину удельной адсорбции растворенного вещества а можно вычислить, если измерить его молярную концентрацию его в исходном растворе С0 и равновесную концентрацию С после помещения в раствор адсорбента:

где V - объем раствора, из которого происходит адсорбция, л; m - масса адсорбента, г; 1000 - коэффициент пересчета для выражения значения а в единицах ммоль/г. На величину удельной адсорбции влияют ряд факторов.

  • 1. Природа адсорбента. Адсорбент из неполярного вещества лучше адсорбирует неполярные адсорбтивы, а адсорбент из полярного вещества полярные адсорбтивы. На адсорбируемость вещества влияет также соотношение размеров его молекул и размеров пор адсорбента. Большие молекулы адсорбтива могут не попасть в узкие поры адсорбента, что приведет к снижению величины удельной адсорбции.
  • 2. Природа растворителя. Чем хуже адсорбируется растворитель на адсорбенте, тем лучше происходит адсорбция растворенного вещества. Какой из компонентов раствора - растворитель или растворенное вещество - будет адсорбироваться лучше, можно оценить по их теплотам смачивания поверхности данного адсорбента. На активных центрах преимущественно адсорбируется тот компонент раствора, у которого теплота смачивания поверхности адсорбента выше.

Для приближенной оценки адсорбируемое™ вещества из различных растворов можно считать, что чем выше поверхностное натяжение о растворителя, тем хуже его адсорбируемость. Тогда на адсорбенте лучше произойдет адсорбция растворенного вещества. Поэтому адсорбция веществ из водных растворов происходит лучше, чем из жидкостей с меньшим значением о. Однако в некоторых случаях эта закономерность не соблюдается.

3. Природа адсорбтива. Наиболее важным правилом, определяющим влияние природы адсорбтива, является правило уравнивания полярностей Ребиндера: вещество С может адсорбироваться на границе раздела фаз А и В, если оно своим присутствием будет уравнивать разность полярностей этих фаз.

Так как полярность вещества характеризуется его диэлектрической проницаемостью е, то вещество С будет адсорбироваться, если соблюдаются условия гА > гс > гв или еА < ес < гв.

В процессе адсорбции предварительно происходит разрыв межмолекулярных связей между молекулами растворителя и адсорбтива. Поэтому при оценке адсорбируемое™ вещества из раствора можно пользоваться правилом Шилова: чем лучше растворитель растворяет вещество, тем хуже вещество адсорбируется из раствора.

Приведенные выше закономерности используют для качественной оценки адсорбируемое™ вещества из различных растворов разными адсорбентами.

Для количественного описания изотермы адсорбции в областях низкой и высокой концентрации адсорбтива (области I и III на рисунке 6.2) применяют уравнение Ленгмюра, а в области средних концентраций (область II на рисунке 6.2) - уравнение Фрейндлиха.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >