Змінити режим перегляду


АНАЛІЗ
 Властивості об’єктів:

Поняття про адсорбцію


  • Введення Адсорбція ( лат. ad - На, при; sorbeo - поглинаю) - це, в широкому сенсі, процес зміни концентрації у поверхні розділу двох фаз, а в більш вузькому і вживаною - це підвищення концентрації однієї речовини (газ, рідина) у поверхні іншої речовини (рідина, тверде тіло). 1. Основні поняття Поглинається речовина, ще перебуває в обсязі фази, називають адсорбтів, поглинене - адсорбат. У більш вузькому сенсі під адсорбцією часто розуміють поглинання домішки з газу або рідини твердою речовиною (у разі газу та рідини) або рідиною (у разі газу) - адсорбентом. При цьому, як і в загальному випадку адсорбції, відбувається концентрування домішки на межі розділу адсорбент-рідина або адсорбент-газ. Процес, зворотний адсорбції, тобто перенесення речовини з поверхні розділу фаз в об'єм фази, називається десорбція. 2. Адсорбція і хемосорбція На поверхні розділу двох фаз крім адсорбції, обумовленої в основному фізичними взаємодіями (головним чином це Ван-дер-ваальсови сили), може йти хімічна реакція. Цей процес називається хемосорбції. Чіткий поділ на адсорбцію і Хемосорбція не завжди можливо. Одним з основних параметрів за якими розрізняються ці явища є тепловий ефект: так, тепловий ефект фізичної адсорбції зазвичай близький до теплоти зрідження адсорбата, тепловий ефект хемосорбції значно вище. Крім того на відміну від адсорбції хемосорбция зазвичай є незворотною і локалізованої. Прикладом проміжних варіантів, що поєднують риси та адсорбції і хемосорбції є взаємодія кисню на металах і водню на нікелі: при низьких температурах вони адсорбуються за законами фізичної адсорбції, але при підвищенні температури починає протікати хемосорбція. 3. Схожі явища У попередньому розділі йшлося про випадок перебігу гетерогенної реакції на поверхні-хемосорбції. Однак бувають випадки гетерогенних реакцій по всьому об'єму, а не тільки на поверхні-це звичайна гетерогенна реакція. Поглинання по всьому об'єму може проходити і під впливом фізичних сил-цей випадок називається абсорбцією. Види взаємодій Взаємодії тільки на поверхні Взаємодії з усього обсягу Фізичні Адсорбція Абсорбція Хімічні Хемосорбція Гетерогенна реакція 4. Фізична адсорбція Моделі фізичної адсорбції Освіта монослоя Енергетична діаграма Adsorption-monolayer.svg Adsorption-energy-distance.svg Рис. 1: a) адсорбент, b) адсорбат, c) адсорбтів (газова фаза або розчин) Рис. 2: a) адсорбент, b) адсорбат, c) газова фаза, d - відстань, E - енергія, E b - енергія адсорбції, (1) десорбція, (2) адсорбція Поліконденсація Виборча адсорбція Adsorption-kondensation.svg Adsorption-selective.svg Рис. 3: a) адсорбент, b) адсорбат, c) конденсат, d) адсорбтів (газова фаза або розчин) Рис. 4: a) адсорбент, b) адсорбат, c) адсорбтіви (газова фаза або розчин): показана переважна адсорбція частинок блакитного кольору Причиною адсорбції є неспецифічні (тобто не залежать від природи речовини) Ван-дер-ваальсови сили. Адсорбція, ускладнена хімічною взаємодією між адсорбентом і адсорбатом, є особливим випадком. Явища такого роду називають хемосорбції та хімічної адсорбцією. "Звичайну" адсорбцію у випадку, коли потрібно підкреслити природу сил взаємодії, називають фізичної адсорбцією. Фізична адсорбція є оборотним процесом, умова рівноваги визначається рівними швидкостями адсорбції молекул адсорбтіва P на вакантних місцях поверхні адсорбенту S * і десорбції - звільнення адсорбата із зв'язаного стану S - P: S ^ * + P \ leftrightarrow S-P ; рівняння рівноваги в такому разі: K = \ frac {[S-P]} {[S ^ *] [P]} , де K - константа рівноваги, [S - P] і [S *] - частки поверхні адсорбенту, зайняті і незайняті адсорбатом, а [P] - концентрація адсорбтіва. Кількісно процес фізичної мономолекулярної адсорбції у випадку, коли міжмолекулярним взаємодією адсорбата можна знехтувати, описується рівнянням Ленгмюра: \ Theta = \ frac {\ alpha \ cdot P} {1 + \ alpha \ cdot P} , де ? - Частка площі поверхні адсорбенту, зайнята адсорбатом, ? - Адсорбційний коефіцієнт Ленгмюра, а P - концентрація адсорбтіва. Оскільки [S - P] = ? і, відповідно, [S *] = 1 - ? , Рівняння адсорбційного рівноваги може бути записано так: K = \ frac {\ theta} {(1 - \ theta) P} Рівняння Ленгмюра є однією з форм рівняння ізотерми адсорбції. Під рівнянням ізотерми адсорбції (частіше застосовують скорочений термін - ізотерма адсорбції) розуміють залежність рівноважної величини адсорбції від концентрації адсорбтіва a = f (С) при постійній температурі (T = const). Концентрація адсорбтіва для випадку адсорбції з рідини виражається, як правило, в мольних яких масових частках. Часто, особливо у випадку адсорбції з розчинів, користуються відносною величиною: С / С s, де С - концентрація, С s - гранична концентрація (концентрація насичення) адсорбтіва при даній температурі. У разі адсорбції з газової фази концентрація може бути виражена в одиницях абсолютного тиску, або, що особливо типово для адсорбції парів, у відносних одиницях: P / P s, де P - тиск пари, P s - тиск насичених парів цієї речовини. Саму величину адсорбції можна виразити також в одиницях концентрації (відношення числа молекул адсорбату до загальної кількості молекул на межі розділу фаз). Для адсорбції на твердих адсорбентах, особливо при розгляді практичних завдань, використовують відношення маси або кількості поглиненої речовини до маси адсорбенту, наприклад мг / г або ммоль / м. 5. Значення адсорбції Адсорбція - загальне і повсюдне явище, що має місце завжди і скрізь, де є поверхню розділу між фазами. Найбільше практичне значення має адсорбція поверхнево-активних речовин і адсорбція домішок з газу або рідини спеціальними високоефективними адсорбентами. Як адсорбентів можуть виступати різноманітні матеріали з високою питомою поверхнею: пористий вуглець (найбільш поширена форма - активоване вугілля), силікагелі, цеоліти а також деякі інші групи природних мінералів і синтетичних речовин. Адсорбція (особливо хемосорбція) має також важливе значення в гетерогенному каталізі. Приклад адсорбційних установок наведено на сторінці азотні установки. Установка для проведення адсорбції називається адсорберів.
Презентація
Презентація. Поверхневі явища. Адсорбція
Презентація та текст. Абсорбція
Сорбенти та дієта
Стаття. ДОСЛІДЖЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ АДСОРБЦІЙНОГО ВИЛУЧЕННЯ ІОНІВ ФЕРУМУ ІЗ РОЗЧИНІВ З РІЗНОЮ КИСЛОТНІСТЮ
Стаття. ДО ПИТАННЯ ВИКОРИСТАННЯ ЕФЕКТУ АДСОРБЦІЇ У СИСТЕМАХ РЕГУЛЮВАННЯ ПОЛОЖЕННЯ ПІДРЕСОРЕНОГО КОРПУСУ ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ
Стаття. ПЕРСПЕКТИВНІСТЬ ВИКОРИСТАННЯ ПРИРОДНИХ СОРБЕНТІВ ДЛЯ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЕКОЛОГІЧНОЇ БЕЗПЕКИ ВОДНО-РЕСУРСНОГО ПОТЕНЦІАЛУ ДЕРЖАВИ

Споріднені вершини: дивитись