ИЗОТЕРМЫ ФИЗИЧЕСКОЙ АДСОРБЦИИ

Изотермой адсорбции называется зависимость между равновесной величиной адсорбции и парциальным давлением адсорбата при постоянной температуре.

Особенно важную роль в теории физической адсорбции играет адсорбционная изотерма Бруиауэра-Эммета-Теллера (БЭТ) [1, 2]. При ее выводе предполагается, что постоянная скорости десорбции К не изменяется для молекул газа, адсорбированных на чистой поверхности, но принимает иные значения для любых молекул газа, адсорбирующихся поверх первого слоя адсорбата.

Допустив таким образом, что при достаточно низких давлениях может происходить многослойная физическая адсорбция, Брунауэр и др. оказались в состоянии вывести вполне удовлетворительную изотерму физической адсорбции для величины покрытия порядка или больше монослоя. Эта изотерма играет весьма важную роль в исследованиях поверхности, так как проанализировав при низких температурах с ее помощью процесс физической адсорбции, можно определить площадь поверхности адсорбента.

Несмотря на важность этой изотермы, мы не будем ее здесь выводить, так как теория БЭТ хорошо изложена в большинстве книг по адсорбции или физической химии [3-7].

Форма изотермы может существенно меняться в зависимости от природы адсорбата и адсорбента. Для пористых адсорбентов обычно наблюдается петля гистерезиса, связанная с капиллярной конденсацией. Нижняя ветвь петли изотермы относится к адсорбции, верхняя - к десорбции. Капиллярная конденсация происходит при Р/Р§ < 1, поскольку давление, при котором возможна конденсация, зависит, согласно уравнению Кельвина, от радиуса кривизны поверхности. Гистерезис появляется в результате того, что кривизна поверхности жидкости, находящейся в равновесии с паром, при заданном давлении различна в зависимости от того, как достигнуто это заданное давление - понижением или повышением давления.

Это наглядно демонстрирует модель бутылкообразных пор, согласно которой поры имеют форму цилиндра или поры с узким горлышком. В процессе адсорбции такая пора заполняется при Р/РБ , соответствующем конденсации на поверхности с кривизной, равной радиусу широкой части «бутылки». При десорбции пора освободится, когда давление будет соответствовать эффективному радиусу кривизны узкого горла. Существуют и другие геометрические модели, также объясняющие причины появления гистерезиса. Влиянию геометрии пор на форму петли гистерезиса посвящено большое число работ [8-11], наиболее важные из которых связаны со сложной геометрией пор в типичных пористых веществах.

Вопрос о форме петель гистерезиса, наблюдаемых для пор с различной структурой, рассмотрен Де Буром и другими авторами [10-12].

Поэтому здесь мы кратко остановимся лишь на некоторых формах пор, закономерностях конденсации и десорбции адсорбата и характере структурных параметров пористого тела.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >