рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Изотермы адсорбции

Изотермы адсорбции - раздел Полиграфия, Хроматографические методы. Общая характеристика методов Изотермой Адсорбции Называется Количественная Зависимость Между Величиной Адс...

Изотермой адсорбции называется количественная зависимость между величиной адсорбции и равновесной концентрацией адсорбируемого вещества.

В общем виде уравнение изотермы адсорбции записывается следующим образом:

Г = f (C), ( 88 )

где Г - величина равновесной адсорбции, моль/см2; С - равновесная концентрация, моль/л.

Наибольшее значение в адсорбционной хроматографии имеют изотерма мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра и изотерма полимолекулярной адсорбции Фрейндлиха. Эти изотермы описывают адсорбционные процессы, протекающие по различным механизмам.

При выводе уравнения изотермы адсорбции Лэнгмюр исходил из возможности реализации на практике следующих предположений:

· адсорбционные центры адсорбента являются однородными и равномерно распределены на его поверхности;

· адсорбированная молекула занимает на поверхности адсорбента только один адсорбционный центр;

· взаимодействие между адсорбированными молекулами в адсорбционном слое отсутствует;

· процесс адсорбции завершается образованием мономолекулярного адсорбционного слоя, когда все адсорбционные центры заняты молекулами адсорбирующегося вещества.

Исходя из этих предположений, Лэнгмюр на основе молекулярно-кинетических представлений получил следующее уравнение изотермы адсорбции:

Г = Г¥ , (89)

где Г¥ - предельная адсорбция, достигаемая при заполнении всех активных центров поверхности адсорбента, моль/см2; Кадс - константа скорости процесса адсорбции; Кдес - константа скорости процесса десорбции.

Для преобразования уравнения (89), разделив числитель и знамена- тель на величину Кдес и обозначив отношение через b, получим:

Г = Г¥ . (90)

Отношение констант скоростей адсорбции есть величина постоянная. Поэтому произведение Г¥ b также величина постоянная:

Г¥ b = К . (91)

Таким образом, уравнение изотермы адсорбции Лэнгмюра принимает вид:

Г = . (92)

Для определения численных значений констант уравнения Лэнгмюра Г¥ и b его приводят к виду

(93)

и строят график функции в координатах .

Отрезок, отсекаемый на оси ординат, равен , а тангенс угла наклона функции равен .

Выясним, какой вид имеет изотерма адсорбции Лэнгмюра.

В области малых значений равновесных концентраций, когда С à 0, величиной произведения bC в знаменателе уравнения (92) пренебрегаем и получаем уравнение:

Г = К С. (94)

Это так называемый закон Генри: отношение величины равновесной адсорбции к равновесной концентрации есть величина постоянная.

Таким образом, теория мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра предсказывает, что при малых равновесных концентрациях адсорбируемого соединения на изотерме адсорбции должен существовать прямолинейный участок, участок Генри.

Далее, в области высоких значений равновесных концентраций в уравнении изотермы адсорбции пренебрегаем единицей в знаменателе и получаем уравнение

Г = , (95)

т.е. имеем случай, когда все адсорбционные центры поверхности адсорбента заняты и величина равновесной адсорбции не зависит от величины равновесной концентрации, так что на изотерме адсорбции должен существовать линейный участок, параллельный оси абсцисс.

Таким образом, изотерма адсорбции Лэнгмюра должна иметь начальный линейный участок (участок Генри) и плато, соответствующее заполнению всех адсорбционных центров.

Теория Лэнгмюра также позволяет количественно описывать адсорбцию многокомпонентных смесей, предполагая, что каждая адсорбируемая молекула занимает только один адсорбционный центр.

Для двухкомпонентной смеси величины адсорбции компонентов рассчитываются по соотношениям:

Г1 = , (96)

Г2 = , (97)

где Г1, Г2 - величины адсорбции 1 и 2 компонентов соответственно;

С1, С2 - равновесные концентрации компонентов; К1, К2 - константы уравнения Лэнгмюра; а, b - постоянные величины.

При описании процессов адсорбции с помощью представлений Лэнгмюра следует учитывать, что эта теория описывает только те случаи адсорбции, когда адсорбируемые молекулы образуют мономо-лекулярный адсорбционный слой на поверхности адсорбента.

Однако адсорбционные процессы не всегда протекают только таким образом.

В самом деле, если молекулы, образующие насыщенный адсорбционный слой, сильно поляризованы под действием силового поля адсорбента, тогда они сами обладают способностью взаимодействовать с молекулами, находящимися в растворе и образовывать второй адсорбционный слой.

Молекулы второго адсорбционного слоя в свою очередь тоже поляризуются, и может произойти адсорбция третьего слоя.

Таким образом, имеет место протекание процесса полимолекулярной адсорбции.

Особенности протекания процессов полимолекулярной адсорбции

были детально обследованы большим числом ученых: Брунауэром, Эмметом, Теллером, Поляни, Фрейндлихом.

Основные типы изотерм физической адсорбции приведены на рис. 52.

 

Уравнение, описывающее изотермы адсорбции типов 1, 2 и 3, имеет вид:

, (98)

где - общий объем адсорбированного вещества; - объем адсор-бированного вещества, когда вся поверхность адсорбента покрыта мономолекулярным слоем; n - максимальное число слоев, которое может адсорбироваться;

, (99)

где E1 - средняя теплота адсорбции вещества в первом слое; EL- теплота конденсации вещества;

,

где po - величина давления насыщенного пара исследуемого соединения; p - величина давления пара адсорбирующегося соединения.

Уравнение ( 98 ) имеет два важных предельных случая.

Если n = 1, то оно сводится к уравнению

. (100)

Сравнение с уравнением ( 92 ) показывает, что полученное уравнение является уравнением мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра, в котором константа b приняла значение .

Если n > 1, то в зависимости от численного значения константы с получаем или изотерму типа 2, или изотерму типа 3.

Действительно, если силы притяжения между адсорбентом и адсорбируемым соединением больше, чем силы притяжения между молекулами адсорбируемого вещества в жидком состоянии, т.е. если в уравнении ( 99 ) Е1>EL, то получается S-образная изотерма 2 типа.

Если, напротив, силы притяжения между адсорбентом и адсорбируемым веществом малы, т.е. если Е1<EL, получается изотерма 3 типа.

Наконец, если максимальное число адсорбированных слоев составляет 2n-1, то общий объем адсорбированного газообразного соединения определяется соотношением:

, (101)

в котором

;

где - добавочная энергия испарения последнего адсорбированного слоя, определяемая из соотношения:

,

где - величина поверхностного натяжения; - величина поверхности, покрываемая одним молем сжиженного газообразного соединения, распределенного в виде мономолекулярного слоя.

При с > 1 уравнение ( 101 ) описывает изотермы типа 4, а при

с < 1 – изотермы типа 5.

Если капиллярные силы очень малы, т.е. если Q 0, или g 1, то уравнение ( 101 ) сводится к уравнению ( 100 ), которое в зависимости от численных значений с описывает изотермы типа 2 и 3.

Наконец, при n=1 уравнение (101) описывает изотермы типа 1.

Таким образом, уравнение (101) содержит в качестве частных случаев все пять различных типов изотерм.

Вследствие своей сложности это уравнение достаточно редко используется в практике.

На практике для описания процессов полимолекулярной адсорбции применяется упрощенная форма уравнения (101) – уравнение Фрейндлиха:

Г = а Сn, (102)

где Г - величина равновесной адсорбции; С - равновесная концентрация; a, n - константы.

Вид изотермы Фрейндлиха соответствует третьему типу изотерм физической адсорбции, приведенных на рис. 35.

В билогарифмических координатах уравнение Фрейндлиха представляет собой прямую; величина отрезка, отсекаемого на оси ординат, равна lg a, а величина тангенса угла наклона равна n.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Хроматографические методы. Общая характеристика методов

Хроматографические методы Общая характеристика методов.. Характеристики хроматографического разделения компонентов анализируемой.. Основные закономерности сорбционных процессов..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Изотермы адсорбции

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
Абсолютое большинство веществ живой и неживой природы и синтетических веществ, используемых в производстве самых разнообразных продуктов питания и непродовольственных товаров, представляют собой не

Компонентов анализируемой смеси
Результатом хроматографического разделения исследуемой пробы является хроматограмма. Различают внутреннюю и внешнюю хроматограммы. Внутренняя хроматограмма – это распределение разделен

Изотермы адсорбции и форма фронтов зон
Рассмотрим вопросы применения теории адсорбции к описанию хроматографических разделений. Основными задачами теории адсорбции в приложении к хроматографии являются получение ответов на д

Газовая хроматография
Газовая хроматография - метод разделения летучих соединений. Поскольку в процессе разделения анализируемые вещества должны находиться в газообразном состоянии, что достигается

Подвижная фаза. Характеристика основных представителей
При выборе газа-носителя следует учитывать, что природа газа-носителя оказывает влияние как на характеристики разделения компонентов анализируемой смеси в хроматографической колонке, так и на парам

Значения инкрементов функциональных групп и связей
Группа/связь ОМЧ-инкремент - СН2 - ОН = СН – ОН

Величины относительных молярных поправочных коэффициентов
бензол 1.00 метанол 2.46 метан 1.23 этанол 1.77

Величины относительных коэффициентов захвата электронов
Класс соединений Кэз Примеры алканы, алкены, алкины, алифатические эфиры и диены 0.01

Фотоионизационный детектор (ДФИ)
Детектор был предложен в 1968 г., имел нестабильные характеристики и почти не применялся. В конце 70-х начале 80-х годов началась новая эра в развитии ДФИ, связанная, главным образом, с его примене

Силы дисперсионного взаимодействия
Энергия дисперсионного взаимодействия двух сферических частиц описывается уравнением Лондона: , (84) где k - коэффициент пропорциональности, зависящий от потенциала ионизац

Силы ориентационного взаимодействия
Наконец, для двух частиц, обладающих дипольными моментами, возникает ориентационное взаимодействие, энергия которого описывается уравнением: . (87) Под взаимодействующими частицам

Силы полухимического и химического взаимодействий
Еще более прочные адсорбционные связи полухимического характера образуются либо при возникновении водородных связей, либо за счет образования комплексов переноса заряда. Образование водоро

Углеродные адсорбенты
Основными представителями этой группы адсорбентов являются: · графитированная термическая сажа; · активированный уголь; · углеродные молекулярные сита;

Оксид алюминия
Оксид алюминия является весьма термостойким и механически прочным адсорбентом; его удельная поверхность составляет около 200 м2/г. Из-за наличия кислотных и основных (по Льюису)

Органические сорбенты
Наибольшее применение получили пористые сополимеры стирола и дивинилбензола. Эти материалы получают суспензионной полимеризацией мономерных винильных производных (стирола, этилбензола), к которым д

Диатомовые носители
Исходным материалом для носителей служит светло-серое или красновато-коричневое аморфное вещество, представляющее собой обломки панцирей микроскопических диатомовых водорослей – диатомит.

Шкала относительной полярности неподвижных жидких фаз
Неподвижная фаза Р Неподвижная фаза Р сквалан диэтилоксалат

Неароматические углеводороды
Неароматические углеводороды, будучи неполярными, являются очень хорошими растворителями для всех анализируемых веществ углеводородного типа. На этих неподвижных фазах алканы обладают большими (по

Силиконы
Диметил- и метилфенилполисилоксаны относятся к числу наиболее часто применяемых неподвижных жидких фаз. Это объясняется несколькими причинами. Силиконы можно применять как при очень низких (

Фенилсиликоны
Наличие фенильных групп в фенилсиликонах приводит к усилению взаимодействия с ароматическими соединениями. Несколько более высокие величины удерживания характерны для полярных соединений. Отличие о

Спирты, эфиры и производные углеводов
Алифатические углеводороды очень плохо растворяются в неподвижных фазах такого типа и поэтому селективно отделяются от других органических соединений. Однако разделение самих гомологов парафинов не

Полигликоли
Эти неподвижные фазы плохо растворяют алифатические углеводороды, но обладают некоторой селективностью для отделения н-парафинов от изопарафинов и насыщенных углеводородов от ненасыщенных. Селектив

Сложные эфиры
Эфиры карбоновых и фосфорных кислот содержат в карбоксильных и фосфатных группах атомы кислорода, способные к образованию водородной связи. Поэтому при применении эфирных неподвижных фаз наблюдаютс

Жидкостная хроматография
Жидкостная хроматография - это метод разделения и анализа сложных смесей веществ, в котором подвижной фазой служит жидкость. Он применим для разделения более широкого круга

Характеристики растворителей, используемых в жидкостной хроматографии
Растворитель Индекс полярности Элюирующая сила (SiO2) Коротковолновая граница прозрачности Фторал

Способы борьбы с пульсациями.
1. Применение демпфирующих устройств. Это спиральные трубки специального профиля из нержавеющей стали, включенные последовательно или параллельно в систему между насосом и дозатором

Техника эксперимента в ТСХ
Активация пластин.Для повышения точности анализов рекомендуется проводить активацию пластин. Это связано с тем, что адсорбционная способность силикагеля и оксида алюминия уменьшает

Сверхкритическая флюидная хроматография
  В сверхкритической флюидной хроматографии (СФХ) подвижной фазой служит сверхкритический флюид – вещество, находящееся в сверхкритическом состоянии и имеющее показатели, промежуточны

Важнейшие характеристики газов, сверхкритических флюидов и жидкостей
Характеристика Газы Сверхкритические флюиды Жидкости Плотность, г/см3 0,6 10–3

Критические величины для подвижных фаз в СФХ
Флюид Температура Тс, оС Давление рс, Па Плотность dc, г/см

Принятые термины и сокращения
Время миграции (tм) - время, необходимое компоненту для прохождения им эффективной длины капилляра (Lэфф) от зоны ввода пробы (начала капилляра)

Физико-химические основы метода капиллярного электрофореза
Метод КЭ основан на разделении заряженных компонентов сложной смеси в кварцевом капилляре под действием приложенного электрического поля. Микрообъем анализируемого раствора

Капилляры
В системах КЭ используют капилляры из кварца, прозрачного в УФ-области спектра, с внешним полиимидным защитным покрытием. В случае детектирования внутри капилляра (on-line)

Источники высокого напряжения
Источники напряжения обеспечивают подачу постоянного напряжения в диапазоне от –25 до +25 кВ. Максимально допустимый ток в капилляре не должен превышать 200 мкА. В отношении ве

Ввод пробы
Типичный объем вводимой пробы в КЭ составляет 1–20 нл. Общепринято заполнять пробой не более 2 % объема капилляра, чтобы изначально не создавать широкую зону компонентов и обеспечить достаточное вр

Детекторы
Характеристики методов детектирования, используемых в КЭ, представлены в табл. 2. Указанные пределы детектирования позволяют оценить чувствительность того и

Чувствительность метода
Основным способом детектирования в КЭ является фотометрический, чувствительность которого не всегда достаточна, поскольку детектирование происходит в слое малого внутреннего

Качественный и количественный анализ
Для качественного и количественного анализа в КЭ обязательно проводят градуировку системы путем анализа нескольких смесей известного состава. Результатом градуировки являютс

Количественная обработка результатов анализа
Для количественного определения необходимо выбрать метод градуировки (внешнего стандарта (абсолютной градуировки), внутреннего стандарта

Объекты для анализа методом КЭ. Подготовка пробы
Первые аналитические приложения КЭ были связаны с разделением заряженных компонентов: наиболее подходящими оказались неорганические катионы и анионы, а также карбоновые кислоты. В биотехнологии КЭ

Особенности методики, практические рекомендации
Здесь будет рассмотрен вариант одновременного определения ряда катионов и анионов с использованием прибора «Капель-103РЕ». Для определения к

Количественный анализ
Количественная интерпретация хроматограмм является одним из наиболее ответственных заключительных этапов хроматографического анализа. Задачами количественной интерпретации хроматогр

Параметр h
Если проанализировать влияние возможных отклонений температуры колонки и скорости потока газа-носителя от средних значений, соизмеримых по длительности с продолжительностью регистрации пика на усто

Параметр hl
Влияние изменения условий процесса хроматографического разделения на параметр hl сказываются следующим образом: · флуктуации температуры при работе с обоими видами детекторов

Параметр А
Влияние изменения условий хроматографических разделений на параметр А (площадь пика) сводятся к следующему: · флуктуации температуры не искажают площадь пика при работе с дет

Методы триангуляции
Пик рассматривают как треугольник и площадь его рассчитывают как площадь треугольника. Известны три метода триангуляции (triangle – треугольник). Эти методы приближенные, поскольку площадь пика апп

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги