Адсорбция на границе твердое тело - газ. Уравнение изотермы адсорбции Лэнгмюра
Адсорбция - процесс самопроизвольного перераспределения компонентов системы между поверхностным слоем и объемной фазой.
Количественно величину адсорбции выражают двумя способами:
- ? абсолютная адсорбция (А) - количество вещества (моль) в поверхностном слое, приходящееся на единицу площади поверхности или единицу массы адсорбента;
- ? гиббсовская (избыточная) адсорбция (Г) - избыточное количество адсорбата в поверхностном слое (на единицу площади поверхности) по сравнению с тем количеством, которое бы находилось в адсорбционном объеме в отсутствии адсорбции.
При больших избытках адсорбата в поверхностном слое величины А и Г приблизительно равны.
Если адсорбентом является твердое пористое тело, общую поверхность которого определить невозможно, то адсорбцию Г относят к единице массы адсорбента.
Уравнение изотермы адсорбции Лэнгмюра
Уравнение изотермы мономолекулярной адсорбции было получено на основе теории мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра
А=А^- (93)
где р — парциальное давление газа; К — константа адсорбционного равновесия в уравнении Лэнгмюра; Аж — предельная адсорбция (емкость адсорбционного монослоя).
На изотерме адсорбции Лэнгмюра выделяют три участка:
I - в области малых давлений (р -> 0, Кр « 1), где А = ЛооКр, величина адсорбции линейно растет с увеличением концентрации (уравнение Генри);
П-в области средних давлении А = Ат---;
1+Кр
III - в области высоких давлений (Кр » 1), тогда: А = Аж, вся поверхность адсорбента заполнена молекулами адсорбата.
Рис. 7. Изотерма мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра в координатах А = f(p)
Расчет констант уравнения Лэнгмюра
Константы (К и Аж) уравнения Лэнгмюра рассчитывают графическим способом. Для этого уравнение (93) приводят к линейному виду: у = а 4- Ьх
- - = —+ — р.
- (94)
А АооК Лоо
Строят изотерму адсорбции в координатах линейной формы уравнения Лэнгмюра (рис. 8).
Рис. 8. Изотерма адсорбции в координатах линейной формы уравнения Лэнгмюра
Экстраполяция зависимости до оси ординат дает отрезок, равный 1 1
---, тангенс угла наклона прямой tga = —. Доо^ ^00
