Теория объемного заполнения микропор

Как известно, мольный объем b отвечает учетверенному суммарному объему молекул и может быть вычислен по формуле

(3.2.4)

Плотность адсорбата в микропорах при критической температуре ркр составит:

pкр=M/1000b (3.2.5)

Таким образом, отношение плотностей адсорбата при нормальной температуре кипения и критической температуре можно аппроксимировать отношением, где p0 - плотность нормальной жидкости при Tкп, а р*кр находится по формуле (3.2.5). Это позволяет вычислить термический коэффициент предельной адсорбции a.

В самом деле, при постоянстве предельного адсорбционного объема Wo, т.е. объема микропор, имеем:

для Tкп a0=W0p0 (3.2.6)

для Ткр a0*=W0pкр* (3.2.7)

Отсюда

a0/a0*=p/pкр* (3.2.8)

Согласно (2.2.2) и (2.2.8) получаем:

(3.2.9)

В основе теории объемного заполнения микропор лежат термодинамические закономерности, и поэтому при описании адсорбционного равновесия используют такие термодинамические функции как энтальпия, энтропия и энергия Гиббса. Для расчета изменений этих функций в качестве стандартного состояния при рассматриваемой температуре принимается объемная жидкая фаза, находящаяся в равновесии с ее насыщенным паром при давлении pS или летучести fS.

Основной термодинамической функцией является дифференциальная максимальная мольная работа адсорбции А, равная со знаком минус изменению энергии адсорбции Гиббса G:

(3.2.10)

или

(3.2.11)

где р - равновесное давление; f - летучесть пара при температуре T.

Введение в формулу летучести вместо давления позволяет учесть неидеальность газовой фазы.

Представления об объемном заполнении микропор были развиты вначале для микропористых углеродных адсорбентов или активных углей, для которых определяющее значение в адсорбционном взаимодействии имеют дисперсионные силы. Особенностью большинства промышленных активных углей является легкая доступность микропор для молекул паров веществ, молекулярные массы которых не превышают 150. Поэтому предельные значения адсорбционной способности в микропорах а0 для температур, не превышающих нормальные температуры кипения соответствующих адсорбтивов, в удовлетворительном приближении отвечают значениям предельного объема адсорбционного пространства W0, являющегося константой рассматриваемого микропористого адсорбента

(3.2.12)

где r и V - плотности и соответственно мольные объемы нормальных жидкостей при температурах опытов.

В том случае, когда адсорбция определяется действием дисперсионных сил, коэффициенты подобия могут быть достаточно точно оценены как отношение парахора адсорбируемых молекул П к парахору стандартного пара (при адсорбции на активных углях обычно бензола) П0:

(3.2.13)

Значения парахоров не зависят от температуры и определяются по соотношению

Еще статьи по экологии

Экологическая обстановка, эколого-природные условия социальной и индивидуальной жизни людей в Алтайском крае
Обеспечение охраны окружающей среды, рационального использования и воспроизводства природных ресурсов является одним из ключевых общественных благ, которые формируют основу долгосрочного соц ...

Оценка воздействия процесса строительства на компоненты окружающей среды
В настоящее время экологическая ситуация в экономически развитых регионах и городах РФ часто является неблагополучной, что обусловлено повышенной антропогенной нагрузкой. В связи с этим действующие за ...

Проектирование и озеленение многофункционального парка Водохранилище Дрозды
Расширение городов автоматически влечет за собой катастрофическое уменьшение лесных ресурсов. Увеличение промышленных зон, транспортных артерий, прокладка новых дорог, строительство жилых ма ...