ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
7 На чем основан метод капиллярного поднятия, использующийся для определения σ?
8 Какие величины в выполненной лабораторной работе являются экспериментальными (справочными, рас-
четными)?
Лабораторная работа 2
ИССЛЕДОВАНИЕ АДСОРБЦИИ ИЗ БИНАРНЫХ РАСТВОРОВ
НА ТВЕРДЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ
Цель работы: определение гиббсовской (избыточной) адсорбции на твердом адсорбенте из бинарных рас-
творов; расчет гиббсовской адсорбции компонентов раствора по изменению состава раствора при адсорбции; по-
строение изотерм избыточных величин адсорбции и их анализ.
Общие теоретические положения
Дисперсные системы характеризуются сильно развитой поверхностью раздела фаз, следовательно, ∆G = σS >
0. В любых дисперсных системах ∆G стремится к уменьшению за счет уменьшения σ или S. Адсорбция относится
к поверхностным явлениям, приводящим к самопроизвольному уменьшению σ, т.е ∆G = σS < 0.
Адсорбцией называется самопроизвольное перераспределение (сгущение, концентрирование) растворенного
вещества из объема фазы на поверхность раздела фаз, отнесенное к единице поверхности. Процесс, обратный ад-
сорбции, называется десорбцией. Вещество, на поверхности которого происходит адсорбция, называется адсор-
бентом (как правило, это вещество с большей плотностью). Вещество, которое может адсорбироваться, называет-
ся адсорбтив, а которое уже адсорбировалось – адсорбат (как правило, это газообразные или жидкие вещества).
В зависимости от агрегатного состояния адсорбента и адсорбтива различают адсорбцию на границе твердое
тело – газ (т-г), жидкости и газа (ж-г) и твердого тела и жидкости (т-ж). При установлении равновесия адсорбция
↔ десорбция количество адсорбированного вещества в поверхностном слое зависит от концентрации, давления и
температуры.
Адсорбцию выражают в абсолютных и избыточных величинах. Абсолютная адсорбция (А) – это количество
адсорбата на единице поверхности адсорбента. Она равна концентрации адсорбата в поверхностном слое с
S
ум-
ноженной на толщину этого слоя h:
А = c
S
h. (2.1)
Избыток адсорбата в поверхностном слое по сравнению с его первоначальным количеством в этом слое ха-
рактеризует избыточную, или так называемую гиббсовскую адсорбцию (Г). Она показывает, насколько увели-
чилась концентрация адсорбата в результате адсорбции:
Г = A – ch = Г – N, (2.2)
где с – равновесная концентрация адсорбтива в объеме; N – количество адсорбата в адсорбционном слое, когда его
концентрация на поверхности соответствует концентрации в объемной фазе.
Когда концентрация адсорбата на поверхности адсорбента значительно превышает его концентрацию в объе-
ме, т.е. с
S
>> с, то величиной N можно пренебречь и считать, что Г = А.
В случае адсорбции на границе раздела жидкость – газ и адсорбции на твердых гладких поверхностях вели-
чины Г и А определяют относительно единицы площади границы раздела фаз, т.е. размерность Г и А будет
моль/м
2
. Для твердого и особенно пористого порошкообразного адсорбента, имеющего значительную поверх-
ность раздела фаз, адсорбцию выражают по отношению к единице массы адсорбента, т.е. в этом случае величины
Г и А имеют размерность моль/кг.
Таким образом, величина адсорбции для i-го компонента
Г
i
= n/S (моль/м
2
) или Г
i
= n/т (моль/кг), (2.3)
где n – избыточное число молей адсорбата i-го компонента на поверхности по сравнению с eго содержанием в
объеме; S – площадь поверхности раздела фаз, м
2
; т – масса пористого порошкообразного адсорбента, кг.
В случае адсорбции одного компонента уравнения (2.3) упрощаются:
Г = n/S или Г = n/т, (2.4)
Зависимости количества адсорбированного вещества от его концентрации в растворе при постоянной темпе-
ратуре называют изотермами адсорбции (рис. 2.1).
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- …
- следующая ›
- последняя »
