ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Вычисление изотерм адсорбции растворенных веществ по уменьшению молярной стандартной энергии Гиббса—AG и растворимости из "Адсорбция органических веществ из воды " С увеличением относительной доли органического компонен та в адсорбционной фазе и в равновесном водном растворе вклад энергии взаимодействия молекул этого компонента между собой и с молекулами воды в обеих равновесных фазах в молярное уменьшение энергии Гиббса избирательной адсорбции растворенного вещества возрастает. Этот вклад учитывается введением в уравнение изотермы адсорбции коэффициентов активности. [c.85] В pa Tgope усиление взаимодействия молекул растворенного органического вещества между собой всегда приводит к более или менее выраженной ассоциации. Ассоциация.является следствием притяжения соответствующим образом ориентирующихся диполей, образования межмолекулярных водородных связей или гидрофобного взаимодействия углеводородных радикалов дифильных молекул, например ПАВ, В адсорбционной фазе между молекулами одного вида может возникать как притяжение, ведущее к образованию адсорбированных ассОциатов (в случае адсорбции ПАВ, прямых красителей, гуминовых веществ — к образованию мицелл, состоящих из нескольких десятков молекул или ионов), так и к взаимному отталкиванию ионов и диполей, единообразная ориентация которых навязана взаимодействием углеродного скелета молекул с атомами поверхности адсорбента. При такой, ориентации нормальные к поверхности составляющие всех адсорбированных диполей имеют одинаковый знак заряда и поэтому между ними возникает отталкивание при любом вращении в плоскости, параллельной поверхности адсорбента. Целесообразно коэффициент ф —представить как произведение двух величин, из которых одна характеризует эффект ассоциации (притяжения) молекул с ростом концентрации органического компонента в обеих фазах fass, а вторая характеризует эффект взаимного отталкивания одинаково ориентированных диполей или ионов в адсорбционной фазе ф . Разумеется, изменения энергии Гиббса избирательной адсорбции растворенных веществ, связанные с этими факторами, будут иметь противоположный знак. [c.86] При неплотной предельной упаковке молекул в адсорбционном объеме молекулы органического компонента раствора окружены адсорбированными молекулами воды. Так, на каждую адсорбированную молекулу нитробензойной кислоты, в адсорбционной фазе при С, = С., приходится около 15 молекул воды. Неплотная упаковка молекул в адсорбционной фазе при = возможна и при отсутствии сильного диполь-дипольного отталкивания при прочной водородной связи гидрофильной функциональной группы с водой, Так, при адсорбции пропиловОго, бутилового и гексилового спиртов в адсорбционной фазе, равновесной с насыщенными растворами спиртов, на одну молекулу спирта приходится 3—4 молекулы воды, что соответствует числу гидратации спиртового радикала. [c.89] Используя данные, приведенные на стр. 78 и 79, а также справочные данные 6 растворимости органических веществ в воде, можно вычислить значения (р.,/ для адсорбции многих ограниченно растворимых веществ с величиной С., 1 моль/кг воды и использовать найдефые значения для расчета изотерм адсорбции на основании сведений о константе адсорбционного равновесия и об удельном объеме адсорбционного пространства активного угля. Методика такого расчета изотерм будет рассмотрена далее. [c.90] На примере адсорбции фенола рассмотрим теперь влияние гидратации гидрофильной полярной группы — фенольного гидроксила на зависимость ф, и физб (или фр5 (5) от 9, и от соотношения %о/ (рпс. 3.10). 1дф, в интервале значений 0, от 0,2 до 0,8 почти линейно растет, но в области 0, О,8 рост ф, прекращается и в исследованном интервале значений 0, от 0,8 до 0,95 ф, остается постоянным. Экстраполяция восходящей ветви кривой 1дф, к 0,= 1 дает значение gф,5=l,94 (ф, = 87,52). Найденное таким образом значение ф совпадает с рассчитанным по уравнению (3.656) (КсбН50н С = 0,925 моль/кг воды). Таким образом, при 0 0,8 применение вычисленного по уравнению (3.656) предельного коэффициента активности парциальной изотермы адсорбции фенола из водного раствора позволяет достигнуть хорошего совпадения рассчитанной по константе адсорбционного равновесия изотермы адсорбции с экспериментальными данными. [c.92] Возможность достаточно точного вычисления изотермы адсорбции органического вещества из раствора во всем интервале равновесных концентраций вплоть до растворимости с привлечением только справочных постоянных характеристик вещества или минимума экспериментальных данных имеет для развития адсорбционной технологии большое значение. Такие расчеты существенно упрощают решение задач, возникающих при выборе и проектировании адсорбционных сооружений для глубокой очйстки промышленных или природных вод и извлечения из производственных сточных вод ценных продуктов с целью их утилизации. [c.96] Предельный коэффициент активности при условии, что при С/ С., 0.5—1, может быть вычислен по уравнению (3.656) или пО уравнению (3.66). [c.96] Коэффициент активности для каждого значения 0, при этом с достаточным приближением определяется по уравнению рабочей линии (уравнение 3.67). [c.96] Рассчитанные по этой методике изотермы адсорбции ряда органических веществ из водных растворов на активном угле КАД с Ка ==0,38 дм /кг (рис. 3.12) показывают, что во всех случаях достигается хорошее совпадение расчета с экспериментом. Приведенные на рис. 3.13 результаты достаточно убедительно подтверждают возможность применять при вычислении изотерм адсорбции уравнение (3.67) для нахождения коэффициентов активности изотермы. [c.98] Следовательно, в растворах -толуидина полностью подавлена ионизация лишь при рНя 12, а при заданном рН = 5,5 а=0,ЗМ и изотерма адсорбции соответственно понижается. [c.99] Вернуться к основной статье