ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Динамика сорбционных процессов из "Хроматография" Статика сорбции исследует равновесные состояния сорбционных процессов, то есть количество веш,ества, поглощенного единицей массы или объема сорбента при строго определенных давлении (или концентрации) и температуре. [c.55] Кинетика сорбции исследует скорость сорбционного процесса. [c.56] Именно кинетические исследования позволяют судить о структуре сорбентов, о доступности их активных мест и групп для сорбирующихся веществ. [c.56] Как мы уже знаем, скорость сорбции зависит от температуры. Чем выше температура, тем более часто ударяются молекулы сорбируемого вещества о поверхность сорбента, тем больше скорость сорбции. Можно представить себе, что у поверхности каждого зерна сорбента имеется некоторый тонкий слой, обедненный молекулами сорбирующегося вещества, так что, попав в этот слой, молекулы будут практически мгновенно сорбированы. Концентрация. молекул в этом слое пополняется за счет притока извне, за счет диффузии в него молекул. [c.56] Если какой-либо процесс идет в несколько стадий, то общая скорость его будет определяться скоростью самой медленной из всех стадий, составляющих процесс в целом. Скорость постройки дома зависит и от скорости работы каменщиков, и от скорости доставки материала. Если материал доставляется с задержками, то именно этот фактор и будет определять скорость постройки. Как бы ни спешили каменщики, дом будет выстроен не скоро. Но и при быстрой доставке материалов постройка здания задерживается, если бригада каменщиков будет работать не спеша. [c.57] Таким образом, скорость сорбции определяется скоростью диффузии через прилегающий обедненный слой, так как сам акт сорбции совершается практически мгновенно. Скорость же диффузии будет зависеть от перепада концентрации вещества на внутренней прилегающей к поверхности границе слоя и на внешней, обращенной к раствору. [c.57] Мы описали один из факторов, тормозяш,их сорбцию в реальных условиях это так называемая внешняя диффузия, перенос вещества из внешней среды к зерну. Если сорбент — пористый (уголь, силикагель) или если набухает и делается проницаемым для молекул и ионов вещества (ионообменная смола), то появляется еще один замедляющий фактор — внутренняя диффузия. Сорбируемое вещество доставляется к активным местам сорбента по сложной системе тончайших капилляров и пор , диффузия здесь замедлена и доставка требует относительно большого времени. [c.58] процесс сорбции на зерне сорбента складывается из трех моментов внешней диффузии, внутренней диффузии и собственно сорбции. [c.58] С последним фактором можно не считаться — сорбция происходит мгновенно. Но первые два фактора играют важную роль в динамике сорбционного процесса, в хроматографии, и поэтому мы задержали на них внимание читателей. [c.58] Сорбцию в динамических условиях изучают следующим образом. Вертикально стоящую трубку — колонку — наполняют зернены.м сорбентом. В верхнюю часть колонки вводят газообразное вещество (или раствор) и пропускают его сквозь слой сорбента в колонке. [c.59] мере прохождения газа (или раствора) сквозь сорбент сорбируемое вещество в нем задерживается, а из колонки выходит очищенный газ-носитель, например воздух (или растворитель, очищенный от растворенного вещества). Это происходит до тех пор, пока весь сорбент не насытится сорбируемым веществом. Тогда это вещество перестанет задерживаться сорбентом, колонка, говорят, перестает работать, наступает проскок вещества. [c.59] К моменту X, три первых слоя колонки будут насыщены до предела и больше уже не смогут поглощать краситель, они перестанут работать, слои 8, 9 и 10 еще останутся бесцветными. Колонка еще будет очищать раствор. [c.61] Если процесс продолжать, то настанет момент Тг, когда и последние слои ( 9 и 10) сорбента окрасятся и выходящий из колонки растворитель хоть и слабо, но будет окрашен, то есть очистится не полностью. Наступит проскок сорбируемого веи ества, колонка перестанет работать. [c.61] В действительности слой сорбента в колонке не разделен на отдельные элементарные слои, а представляет еди-ньш слой — сумму бесконечно большого числа бесконечно малых слоев. Тогда распределение сорбируемого вещества (сорбция его) по всей длине слоя(L) сорбента в колонке представится в виде плавной кривой. [c.61] Слой сорбента, полностью насыщенный и переставший работать,— отработанный слой, а еще продолжающий сорбировать — работаюш,ий слой. [c.61] Почему же не сразу работает вся колонка, а возникает работающий слой, передвигающийся от начала колонки к ее концу — Да потому что скорость сорбции не бесконечна. Если бы сорбция проходила мгновенно, кривая выглядела бы иначе,— она круто обрывалась. [c.62] Следовательно, сорбция протекает во времени. [c.62] Время от начала опыта до проскоку носит название время защитного действия . Между временем заш,ит-ного действия и длиной слоя существует зависимость, которую можно определить экспериментально. [c.62] Проделаем следующие опыты. Поместим в колонку слои сорбента постепенно увеличивающейся длины, каждый раз новые, и будем определять время защитного действия слоя. Откладывая по оси абсцисс длину слоев /-, а по оси ординат время до проскока е, получим график. [c.62] Начиная со слоя /.о время защитного действия пропорционально длине слоя и выражается прямой линией. [c.62] Вернуться к основной статье