Коллоидная химия - страница 19

В зависимости от размеров пор пористые адсорбенты подразделяют на

а) макропористые, поры играют роль транспортных каналов;

б) переходнопористые (капиллярно-пористые), в пределах 1,5-100 нм, в пределах 10-500 . На стенках этих пор при малых давлениях происходит полимолекулярная адсорбция паров, которая с увеличением давления заканчивается капиллярной конденсацией. Из промышленных адсорбентов к ним относятся силикагели, алюмогели, алюмосиликагели.

в) микропористые (размеры пор соизмеримы с размерами адсорбированных молекул), в пределах 0,5-1,5 нм, в пределах 500-1000 . Противоположные стенки пор так близко расположены друг к другу, что их силовые поля перекрываются и адсорбция происходит во всем объеме пор. К ним относятся цеолиты и активные угли.

Пористость (П) - это отношение объема пор к общему объему тела :

т.е. пористость определяет объем пор, приходящихся на единицу объема тела, т.е. долю пустот в его структуре.

Пористость может измеряться в долях или процентах. Пористость определяет удельную поверхность адсорбента - чем она больше, тем больше емкость адсорбента.

Структура пористого тела в значительной мере влияет на кинетику адсорбции, так как появляется стадия переноса вещества внутри пор. Часто эта стадия определяет время установления равновесия. К числу наиболее распространенных пористых адсорбентов относятся активные угли (их получают из каменного угля, торфа дерева, животных костей, ореховых косточек и др., причем лучшими считаются угли, полученные из скорлупы кокосовых орехов или абрикосовых косточек), силикагели и алюмогели (гидратированные ), цеолиты.

Цеолиты (от греч. цео - кипеть, литос - камень) получили свое название за способность эффективно поглощать воду, которая при нагревании испаряется, производя впечатление кипящего камня. Цеолиты являются молекулярными ситами, адсорбирующими лишь определенные компоненты из газовых смесей. Цеолиты представляют собой природные и синтетические алюмосиликаты, имеющие трубчатые полости строго определенного для каждого класса диаметра в диапазоне 0,4-1,1 нм.

2.4.7.

ЗАВИСИМОСТЬ АДСОРБЦИИ ОТ СВОЙСТВ ГАЗА

Как отмечалось выше, для положительной адсорбции адсорбент должен обладать определенным сродством к адсорбтиву.

Газ адсорбируется тем лучше, чем

• легче он сжижается;

• выше его критическая температура;

• выше его температура конденсации;

• больше значение константы а в уравнении Ван-дер-Ваальса:

(поправка учитывает взаимное притяжение молекул газа).

В таблице 4.1 приведены данные, характеризующие связь между адсорбцией и физическими свойствами некоторых газов.

Связь между адсорбцией и физическими свойствами газов обнаруживается только при физической адсорбции. При хемосорбции вследствие ее специфичности такой связи обычно нет.

2.4.8.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ АДСОРБЦИИ ГАЗОВ

Адсорбция газов на твердых адсорбентах применяется для:

• извлечения отдельных компонентов из газовых смесей и для полного разделения смесей;

• поглощения отравляющих газов;

• рекуперации (восстановления) растворителей: ацетона, бензола, ксилола, хлороформа, сероуглерода и др.;

• улавливания различных промышленных выбросов, очистки воздуха от агрессивных газов;

• осушки газов в различных целях: повышения теплотворной способности природного газа, предотвращения образования ледяных "пробок" в трубопроводах, обеспечения сухой атмосферы в производствах и т.д.;

• осуществления разнообразных гетерогенных реакций на границах раздела фаз.

Огромную роль адсорбция играет в гетерогенном катализе, когда на поверхности катализатора происходит концентрирование реагентов, определенное ориентирование молекул, поляризация и переход в наиболее активное состояние, способствующее ускорению процесса.

Питание растений углекислым газом из воздуха связано с предварительной адсорбцией газа на листьях.