Теория объемного заполнения микропор

Принципиальное различие адсорбционных явлений, протекающих в микропорах и на поверхности мезо- и макропор или непористых адсорбентов, требует различных теоретических подходов при их описании и интерпретации.

Представление о микропорах как об областях пространства в твердом теле, соизмеримых по размерам с адсорбируемыми молекулами, позволяет утверждать, что при любой природе адсорбционных взаимодействий (т.е. под действием дисперсионных, электростатических или других сил), обусловливающих физическую адсорбцию, во всем пространстве микропор проявляется адсорбционное поле, создаваемое твердым телом. Ограниченность адсорбционного пространства микропор предопределяет тот факт, что последовательно адсорбирующиеся в микропорах молекулы не образуют адсорбционных слоев. Адсорбция в микропорах характеризуется объемным заполнением адсорбционного пространства. Поэтому основным геометрическим параметром, характеризующим микропористый адсорбент, становится объем микропор, а не их «поверхность».

Концепция объемного заполнения микропор приводит к понятию о величине предельной (максимальной) адсорбции ao, которая отвечает адсорбции пара при давлении, равном давлению насыщенного пара. Величина аo естественно, зависит от температуры, и эта зависимость определяется термическим коэффициентом предельной адсорбции a, который практически постоянен в широком интервале температур:

(3.2.1)

Если предельная величина адсорбции a01 экспериментально определена для некоторой температуры Т1, то согласно (2.2.1) предельная величина адсорбции а02 для другой температуры Т2.может быть установлена из следующего выражения:

(3.2.2)

Для вычисления a0 по уравнению (3.2.2) необходимо знать термический коэффициент предельной адсорбции a. В работе Николаева и Дубинина был предложен метод вычисления плотности вещества в адсорбированном состоянии (адсорбата) для широкого интервала температур. Этим методом можно воспользоваться для вычисления a. Его идея заключается в следующем.

Адсорбированное вещество в микропорах в поле адсорбционных сил подобно жидкости, находящейся в сильно сжатом состоянии. По ориентировочной оценке этому сжатию отвечает гидростатическое давление порядка нескольких сотен атмосфер. Для области температур, значительно ниже критических, например нормальной температуры кипения, сжимаемостью жидкости в объемной фазе, а следовательно, и сжимаемостью адсорбата можно пренебречь. В этом случае плотность адсорбата в первом приближении можно принять равной плотности поглощаемого вещества в жидком состоянии при температуре опыта и определить по справочным данным.

По мере приближения к критической температуре плотность жидкости в объемной фазе резко падает, а ее сжимаемость сильно возрастает. Поэтому соотношение плотностей адсорбата при Tкп и Tкр нельзя считать равным соотношению реальных плотностей объемной жидкой фазы при указанных температурах. Допустим, что плотность адсорбата при критической температуре соответствует максимальному сжатию, т.е. мольному объему, выраженному константой b уравнения Ван-дер-Ваальса:

(3.2.3)

Еще статьи по экологии

Парниковый эффект
В последнее время деятельность человека оказывает беспрецедентное по масштабам и интенсивности воздействие на окружающую среду и глобальные системы жизнеобеспечения. Доказательство тому ...

Очитка выбросов токсичных компонентов от сжигания минерального сырья
Атмосферный воздух - один из главных источников жизни на земле. Потребность человека в воздухе зависит от его состояния, условий работы и колеблется от 15 до 150 тыс.л. в сутки. Воздух испо ...

Техногенные риски ООО ТехМашСервис
Актуальность. Увеличение количества и расширение масштабов чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, влекущих значительные материальные и людские потери, - подчеркивается в ...