ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние на адсорбцию свойств адсорбента и адсорбтива. Динамическая адсорбция. Адсорбция из смесей газов из "Курс коллоидной химии" Скорость физической адсорбции на непористых адсорбентах обычно весьма велика, и поэтому часто ее измерить очень сложно. Во многих случаях адсорбционное равновесие достигается за 10— 20 с, причем 90—95% адсорбтива связываются адсорбентом уже за 1—2 с. Практически принимают, что скорость адсорбции определяется скоростью, с которой адсорбтив достигает поверхности адсорбента, т. е. скоростью диффузии. [c.107] Причину наблюдающейся иногда замедленной физической адсорбции следует искать в строении адсорбента. Адсорбенты часто являются пористыми, и проникновение молекул адсорбтива в поры требует иногда длительного времени. Иногда причина замедленной. адсорбции заключается в том, что физическая адсорбция сопровождается хемосорбцией, требующей более длительного времени. Наконец, причиной замедленной адсорбции. может быть присутствие на поверхности адсорбента адсорбированного воздуха или паров воды. [c.107] Типичные кинетические кривые адсорбции изображены на рис. IV, 14. Форма этих кривых имеет то же объяснение, что и форма изотермы адсорбции. Вначале величина адсорбции практически пропорциональна времени, так как поверхность адсорбента свободна от адсорбтива. После установления равновесия адсорбции последняя перестает зависеть от времени и соответствующие участки кривых идут почти параллельно оси времени. [c.107] Физический смысл этого уравнения вполне понятен чем ближе система к равновесию или чем больше насыщенность поверхности, характеризуемая множителем (аравн — тем медленнее идет адсорбция. Константа к зависит от размера адсорбирующей поверхности и от коэффициента диффузии адсорбтива. [c.108] Недостатки этого уравнения те же, что и уравнения Фрейндлиха. [c.108] Интересно влияние температуры на скорость адсорбции. С повышением температуры скорость адсорбции возрастает, так как нагревание всегда способствует ускорению установления равновесия в системе. С другой стороны, при повышении температуры адсорбция, отвечающая равновесному состоянию, падает. Таким образом, кинетические кривые адсорбции при разных температурах должны пересекать друг друга, как это и показано на рис. IV, 14. [c.108] Влияние свойств адсорбента. Как следует из рассмотренных теорий адсорбции, на способность того или иного адсорбента адсорбировать газы сильно влияет его пористость, а также его физическое состояние. Аморфные адсорбенты обычно гораздо лучше адсорбируют газ, чем кристаллические. Это объясняется, очевидно, тем, что поверхность аморфного адсорбента шероховата, в то время как поверхность кристалла, за исключением ребер и углов, гладкая. [c.109] В качестве поглотителей осушителей, катализаторов или носителей каталитически активных веществ обычно используют высокодисперсные пористые адсорбенты. Такие адсорбенты применяют, как правило, не в виде порошка, а в форме достаточно механически прочных гранул или таблеток. Это обеспечивает значительные удобства при их применении (отсутствие пыления) и уменьшает сопротивление потоку газа или жидкости, из которого проводится адсорбция. [c.109] В качестве тонкопористых адсорбентов наиболее часто применяют древесный уголь, животный (костный) уголь, силикагель, различные природные силикаты, алюмогель и алюмосиликагель. Из древесных углей для адсорбции применяют уголь, полученный из твердых древесных пород, так как уголь, полученный из мягких пород, например из- сосновой древесины, весьма непрочен и легко рассыпается. Лучшие сорта угля для адсорбции получают из скорлупы кокосовых орехов и абрикосовых косточек. Кроме того, для адсорбции обычно применяется активный уголь. [c.109] Уголь как адсорбент применяется для заполнения противогазов, рекуперации растворителей, рафинирования сахара, обесцвечивания многих жидкостей, очистки воздуха в промышленных предприятиях, а также используется в медицине. Адсорбцию активным углем не следует смешивать с активированной адсорбцией. [c.110] Другим адсорбентом, часто применяющимся на практике, является силикагель — гидратированная двуокись кремния, приготовленная в виде очень пористого тела или порошка. Силикагель обычно получают, вводя раствор силиката натрия при сильном перемешивании в 5—10%-ный раствор хлористоводородной кислоты. Образовавшийся пористый силикагель измельчают и промывают водой. Затем кусочки силикагеля сушат при температуре около 500 °С, дробят до частиц нужных размеров и для удаления пыли отсеивают. Удельная поверхность приготовленного таким образом силикагеля составляет 400—500 м /г. Капилляры силикагеля несколько шире, чем капилляры активного угля, и более однородны по размерам. [c.110] В последнее время широкое применение в качестве адсорбентов получили молекулярные сита. Примером таких сит являются цеолиты, кристаллы которых построены из чередующихся кремне- и алюмокислородных тетраэдров и содержат поры с диаметром от 4 до 7,5 А в зависимости от типа цеолита. Рыхлые пространственные решетки цеолитов способны поглощать и удерживать достаточно малые молекулы, в то время как большие молекулы в эти решетки проникнуть не могут. На этом и основано молекулярноситовое действие цеолитов, используемых для осушки, разделения смесей паро и выделения растворенного вещества из растворов. В частности, осушка органических растворителей с помощью цеолитов основана на том, что молекулы воды (диаметр 2,75 А) легко проникают в узкие поры кристаллов цеолита, в то время как большие по размерам молекулы растворителя в такие поры не попадают. [c.111] Существенным преимуществом пористых кристаллов является высокая однородность их пор по размерам. [c.111] Влияние свойств адсорбтива. Как уже было указано, Соссюр установил, что газ адсорбируется тем лучше, чем легче он сжижается, чем выше его критическая температура. Позднее было установлено, что адсорбция газа тем больше, чем выше температура кипения вещества. Установлена также связь между адсорбцией и теплотой испарения газа. Наконец, Аррениус нашел, что количество адсорбированного газа увеличивается с возрастанием константы а в известном уравнении Ван-дер-Ваальса. [c.111] В табл. IV, 1 приведены данные, характеризующие связь между адсорбцией и физическими свойствами некоторых газов. [c.111] Связь между адсорбцией и указанными физическими свойствами газов обнаруживается только при физической адсорбции. При хемосорбции, в результате ее специфичности, подобная связь обычно отсутствует. [c.112] Динамическая адсорбция. Все, что говорилось ранее об адсорбции, относилось к. случаю, когда адсорбция протекает в статических условиях, т, е, когда адсорбент адсорбирует молекулы из одного и того же объема газа вплоть до установления адсорбционного равновесия. Однако на практике большое значение имеет динамическая адсорбция, когда адсорбирующийся газ или смесь его с воздухом пропускают через слой адсорбента. Такие условия имеют место при работе установок, на которых проводится рекуперация паров растворителей из смеси с воздухом, при работе противогаза и т. д. [c.112] Динамическая активность адсорбента существенно отличается от его статической активности. Статическая адсорбционная активность при данной температуре и концентрации газа определяется количеством адсорбтива, поглощенного единицей массы адсорбента при установлении равновесия. Динамическая активность адсорбента характеризуется длительностью пропускания газа или его смеси с воздухом через слой адсорбента до момента обнаружения первых следов газа за слоем адсорбента. Эта величина зависит как от статической активности адсорбента, так и от других факторов, а именно от соотношения между толщиной и площадью слоя адсорбента, диаметра зерен адсорбента, концентрации газа и скорости его протеканий. Поэтому динамическую адсорбцию можно характеризовать только временем, протекающим до проскока газа через слой адсорбента при данных условиях процесса, и нельзя характеризовать количеством газа, адсорбированным единицей массы или объема адсорбента. Динамическая активность адсорбента подробно изучалась в Советском Союзе И, А. Шиловым, а затем М. М. Дубининым и другими учеными. [c.112] Адсорбция газов из их смесей. Адсорбция газов из их смесей имеет большое практическое значение, так как условия, при которых адсорбент окружен атмосферой одного какого-нибудь газа, на практику встречаются крайне редко. С адсорбцией газов из их смесей с воздухом приходится иметь дело при рекуперации растворителей, при кондиционировании воздуха, при очистке двуокиси углерода, водорода, аммиака. [c.112] Вернуться к основной статье