Теоретические основы защиты окружающей среды. Ветошкин А.Г. - 153 стр.

поля, характеристики которых могут быть вычислены в простейших случаях
по уравнениям квантовой механики. Силы, возникающие при взаимодейст-
вии квантовых электрических полей частиц, участвующих в процессе ад-
сорбции, называют Ван-дер-ваальсовыми или дисперсионными силами. Дис-
персионные силы действуют на границе раздела фаз и аналогичны силам
взаимодействия между молекулами в объеме газа (силам межмолекулярного
взаимодействия), обуславливающим отклонение характеристик реальных га-
зов от идеальных. Согласно квантовомеханическим расчетам, силы Ван-дер-
Ваальса резко убывают с увеличением расстояния между центрами зарядов
взаимодействующих частиц (обратно пропорциональны 6-й степени расстоя-
ния) и на несколько порядков слабее обменных сил, создающих химическую
связь. Однако, в отличие от объемных сил, дисперсионные могут действовать
на относительно больших расстояниях (превышающих размеры молекул) и
характеризуются ненасыщаемостью. Поле, создаваемое мгновенными ди-
польными моментами одной молекулы, может взаимодействовать с полями
многих других молекул.
     Принимается, что при дисперсионных взаимодействиях обобществления
электронов не происходит, и химическая связь не образуется. Одну из двух
граничных моделей адсорбции, предполагающую, что при удержании моле-
кул газа на поверхности адсорбента не происходит электронного обмена и
образования химической связи, называют физической адсорбцией или зачас-
тую просто адсорбцией.
     В теоретических расчетах учитывают кроме дисперсионного притяже-
ния силу отталкивания зарядов, принимая ее обратно пропорциональной 12-й
степени расстояния между центрами зарядов. Если взаимодействующие час-
тицы имеют постоянные дипольные моменты (например, молекулы воды или
ионные поверхности) или свободные электроны (металлические поверхно-
сти), то между ними возникают и классические электростатические силы.
Точный теоретический расчет их величины невозможен, хотя на практике
они вносят существенный вклад в силу взаимодействия, а иногда и опреде-
ляют характер процесса адсорбции. Так, например, гораздо более широкое
применение в производственных условиях активированных углей по сравне-
нию с синтетическими полярными адсорбентами - силикагелями, цеолитами,
объясняется тем, что угли ввиду неполярности поверхностных частиц одина-
ково взаимодействуют как с полярными, так и с неполярными молекулами
газовой фазы. Молекулы воды, обладая постоянным дипольным моментом,
взаимно притягивают друг друга в паровой фазе, вследствие чего диффунди-
руют к поверхности угля хуже неполярных молекул. Поэтому активирован-
ный уголь достаточно эффективно извлекает загрязнители из влажных газов,
в то время как полярные адсорбенты способы извлекать из них лишь воду.
     Результаты теоретических расчетов характеристик физической сорбции
имеют низкую сходимость с опытными данными и пригодны только для ка-
чественной оценки процессов.



                                   153