Время адсорбции.

Минимальное время адсорбции - период колебания в потенциальной яме с. - приблизительно одинаково для всех молекул газа.

Время адсорбции:

- формула Френкеля,

где - время адсорбции;

- минимальное время адсорбции;

- теплота адсорбции.

Время адсорбции для основных составляющих воздух с при T=293K, при T=77K c.

Для хемосорбции при комнатной температуре настолько велика, что процессы становятся необратимыми при изменении давления над поверхностью адсорбента. Вернуть систему в первоначальное состояние можно только подъемом температуры.

При физической адсорбции мало и наблюдается обратимость количества адсорбированного газа от давления в газовой фазе. Время перехода молекулы из одной потенциальной ямы в другую называется временем миграции:

,

где - теплота миграции;

,

где - коэффициент пропорциональности.

При больших молекулы газа локализованы и не перемещаются по поверхности. Число скачков, которые совершит молекула за время адсорбции:

При наличии кристаллической решетки средний путь равен:

,

где - постоянная решетки.

Адсорбция газов и паров.

Адсорбционные процессы изучаются по кривым адсорбции, устанавливающими зависимость между 3 основными величинами, количеством поглощенного газа, равновесным давлением p и температурой Т. Различают 3 вида кривых адсорбции:

изотерма Q = f(p) при T = const

изобара a = f(T) при p = const

изостера p = f(t) при a = const

Чаще всего пользуются изотермами адсорбции, которые легче всего получить и измерить экспериментальным путем.

Для вывода уравнения многослойной, полимолекулярной адсорбции сделали несколько допущений.

1. Теплота адсорбции в первом слое постоянна и не зависит от количества поглощенного газа.

2. Теплота адсорбции во втором и последующих слоях равна теплоте конденсации.

3. Значение вероятности концентрации и минимальное время адсорбции одинаковы для всех адсорбционных слоев.

- свободная поверхность

Уравнение полимолекулярной адсорбции было получено Брунауэром, Эмметом и Тейлором и известно под названием уравнения БЭТ.

,

где: - количество адсорбата на единицу поверхности адсорбента;

- количество адсорбата, необходимое для мономолекулярного

покрытия адсорбента;

- равновесное давление в газовой фазе;

- давление насыщенных паров адсорбата при температуре ТК;

- константа, зависящая от разности теплот адсорбции и

конденсации Е.

;

- универсальная газовая постоянная.

Теплоты адсорбции и конденсации приведены у Вас в таблице.

При уравнение дает S-образную изотерму адсорбции.

При уравнение дает островковую изотерму адсорбции:

При островковой изотерме адсорбции поглощение молекул газа на занятой поверхности более вероятно, чем на свободной. Это приводит к образованию на поверхности многослойных участков поглощенного газа.

Для очень низких давлений S-образная изотерма переходит в линейную и описывается уравнением Генри

где b - постоянная зависящая от T

Для низких давлений S-образная изотерма дает изотерму мономолекулярной адсорбции

Это уравнение известно под названием уравнение Ленгмюра и характерно для хемосорбционных процессов.

Изотерма адсорбции паров вакуумного масла при комнатной температуре.

Для вакуумного масла:

Дж/кмоль; Дж/кмоль;

К; Па

Изотерма рассчитана по уравнению БЭТ.

Если считать, что

,

где G - полное количество поглощенного газа;

A - полная поверхность адсорбента,

то уравнение БЭТ преобразуется:

Обрабатывая экспериментальные данные в координатах и , относительно которых это уравнение линейно, можно найти обе константы A и C - полную поверхность адсорбента и теплоту адсорбции , т.к.

Если известна E - теплота испарения.