Нужна помощь в написании работы?

Для данной пары адсорбент – адсорбат величина адсорбции а или Г определяется двумя основными термодинамическими параметрами состояния: температурой Т и давлением Р для газообразного состояния адсорбата или Т и концентрацией С при адсорбции из растворов. Все три величины связаны функциональной зависимостью, называемой термическим уравнением обратимой сорбции:

f = (a,Р,T) = 0 или j = (Г,С,Т) = 0.                                                                                       (13.18)

В теории адсорбции особенно часто рассматривают адсорбционное равновесие при условии, что один из параметров, входящих в термическое уравнение, поддерживается постоянным. Например, а = f(P)Т или Г = j (С)Т. Адсорбия, если она выражена не как избыток, а как полное содержание, всегда возрастает с повышением равновесного давления (концентраци). Так как адсорбция – процесс экзотермический, то при повышении температуры величина адсорбции снижается.

Уравнение, связывающее величину адсорбции с температурой при постоянном равновесном давлении а = f(T)P или постоянной равновесной концентрации Г = j(Т)С, носит название соответственно изобары или изопикны адсорбции. Уравнение вида Р = f(Т)а (изостера адсорбции) связывает равновесное давление с температурой при постоянном адсорбированном количестве.

Переход вещества из газовой фазы в адсорбированное состояние в известном смысле аналогичен фазовому переходу пар-жидкость. Поэтому для такого перехода может быть выведена формула, аналогичная формуле Клаузиуса-Клапейрона. Однако в этом случае в формулу входит частная производная давления по температуре при постоянном значении адсорбции (¶Р/¶Т)a:

,                                                                                                               (13.19)

где qst – изостерическая теплота адсорбции, которая очень близка к выведенной ранее дифференциальной теплоте.

Для математического описания адсорбции необходимо уравнение, которое связывает зависимость равновесной величины адсорбции от концентрации адсорбата в объемной фазе при различных температурах, а также правильно предсказывает изменение теплоты адсорбции от заполнения адсорбента.

Внимание!
Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

Однако форма изотермы адсорбции на твердых телах зависит от многих параметров: свойств адсорбента и адсорбата, взаимодействия адсорбтив/адсорбат, взаимодействия молекул адсорбата между собой в газовой фазе и в адсорбированном состоянии. В области малых давлений (концентраций) и малых заполнений поверхности взаимодействия между молекулами адсорбата незначительны и зависимость а = f(P)T  сводится к простейшей форме, называемой законом Генри:

а = kP или а = kC.                                                                                                                (13.20)

Коэффициент пропорциональности k – коэффициент Генри – является мерой интенсивности адсорбции. При больших давлениях (концентрациях) и больших заполнениях адсорбцию часто выражают эмпирическим уравнением Фрейндлиха

,                                                                                                                (13.21)

где х – количество адсорбированного вещества, m – масса адсорбента, b и n – константы, характерные для каждой адсорбционной системы. Причем 1/n всегда правильная дробь (0 < 1/n < 1). По Г. Фрейндлиху, n не зависит от заполнения, хотя это не вполне точно. Этим уравнением часто пользуются для ориентировочной оценки адсорбции.

Поделись с друзьями