ВОПРОС 3. РАВНОВЕСИЕ В ПРОЦЕССАХ АДСОРБЦИИ

Независимо от природы адсорбционных сил количество веще­ства, адсорбированного единицей массы или объема определенно­го адсорбента, зависит от природы поглощенного вещества, тем­пературы, давления и количества примесей в фазе, из которой по­глощается вещество.

Зависимость между равновесными концентрациями поглощен­ного вещества в твердой и газовой или жидкой фазе в общем виде выражается уравнением

(1)

Зависимости, описываемые уравнениями (1), называются изотермами адсорбции. На основании законов химической термо­динамики найдены конкретные выражения изотерм адсорбции, называемые изотермами Лэнгмюра:

(2)

или Фрейндлиха:

Адсорбции способствуют пониженная температура и повышен­ное давление над адсорбентом, а также отсутствие примесей в фазе над адсорбентом.

Вид изотермы адсорбции зависит от многих факторов: удель­ной площади поверхности адсорбента, объема пор, структуры ад­сорбента, свойств поглощаемого вещества, а также от температуры процесса. На рис. 21.1 изображены пять основных типов изотерм адсорбции. Тип 1 характерен для микропористых адсорбентов. Начальные выпуклые участки изотерм типов 2 и 4 также связаны с микропорами. Последующую форму изотерм определяют полимолекулярная адсорбция и капиллярная кон­денсация. Вогнутые участки на изотермах 3 и 5 характерны для систем адсорбент — адсорбтив, когда силы взаимодействия моле­кул адсорбтива с адсорбентом меньше сил межмолекулярного взаимодействия для мо­лекул адсорбтива. Эти изотермы встреча­ются сравнительно редко.