5.8.10 Влияние природы и структуры адсорбента, природы и свойств газов и паров на адсорбцию. Адсорбция из смеси газов.

Влияние природы и структуры адсорбента

На способность адсорбировать газы влияет пористость и физическое состояние. Аморфные адсорбенты лучше адсорбируют газ, чем кристаллические. Пористые – лучше, чем непористые.

Влияние природы адсорбтива

Чем легче газ сжимается и чем выше его критическая температура, тем легче он адсорбируется.

Пар адсорбируется тем легче, чем выше температура кипения вещества.

Чем выше теплота испарения газа, тем легче идет адсорбция.

Количество адсорбированного газа увеличивается с увеличением константы а в уравнении Ван-дер-Ваальса.(уравнение состояния реального газа)

(P+а/V²)(V-b) = RT,

где V – молярный объем газа;

a и b – постоянные величины.

Способность к физической адсорбции на активированном угле изменяется в ряду:

SO₂ > NH₃>NO₂>C₂H₂> CO₂>CO> N₂>H₂ .

Способность к физической адсорбции на цеолите избирательно высока для ненасыщенных углеводородов и полярных молекул. Чем выше ненасыщенность, тем выше избирательность их адсорбции из смеси.

Адсорбция из смеси газов.

При адсорбции из смеси газов на поверхности адсорбента адсорбируются все вещества, находящиеся в смеси, но адсорбируются они в разной степени. Каждый газ адсорбируется в меньшем количестве а, чем при адсорбции его из однокомпонентной системыЧем больше его адсорбционная способность , тем лучше он адсорбируется из смеси. Многда адсорбция одного газа может полностью подавить адсорбцию другого. Количественно это оценивается кривыми адсорбционного равновесия. Они отражают зависимость адсорбированной фазы от состава газовой смеси при постоянном давлении Р = Р₁+ Р₂. Процесс характеризуется константой равновесия

где Y– молярная доля компонента в газовой фазе;

X– молярная доля компонента в адсорбированной фазе.

Величина К_рне зависит от температуры. Суммарная адсорбция описывается уравнением

где - адсорбция чистых компонентов при Р = Р₁+ Р₂.

Адсорбция одного компонента линейно зависит от адсорбции другого.

Избирательность адсорбции на цеолитах

Цеолиты являются эффективными для разделения многокомпонентных смесей. Процесс основан на молекулярно-ситовом действии цеолитов и на выраженной избирательной адсорбции ненасыщенных углеводородов и полярных молекул.

Чем больше не насыщенность углеводородов, тем выше избирательность их адсорбции из смеси. По способности к адсорбции образуется следующий ряд:

парафины < олефины<ацетиленовые углеводороды.

Это связано с усилением адсорбционных сил за счет специфического взаимодействия π –связей углеводорода с гетерогенной решеткой цеолита, накладывающееся на общий фон неспецифического дисперсионного взаимодействия. Поэтому при адсорбции предельных углеводородов цеолиты ведут себя также, как и другие адсорбенты, но адсорбция олефинов на них идет гораздо эффективнее. Эти же закономерности наблюдаются и при адсорбции спиртов. На цеолитах лучше всего адсорбируется ацетилен. Углекислый газ по адсорбционной способности превосходит этилен.

Чем больше теплота адсорбции. тем лучше адсорбируется вещество. Поэтому, чем больше разница в теплотах адсорбции, тем лучше разделение смеси на адсорбенте. Из смеси газов N₂,O₂,CO₂,SO₂ лучше адсорбируютсяCO₂иSO₂, хуже азот и кислород. Из смеси газовNO₂иCl₂лучше адсорбируетсяNO₂.