Адсорбенти. Класифікація

1. Поруваті:

• Корпускулярні (силікагель, алюмогель) S_пит.=10⁵-10⁶м²/кг;

• Губчасті (речовини органічного походження, активоване вугілля);

• Кристалічні (цеоліти, молекулярні сита, вони зтримують молекули певного розміру, карбамід, Формула, природні і синтетичні алюмогелі).

2. Не поруваті:

• грубодисперсні 3410⁵-10⁶м²/кг оксиди, солі;

• дрібнодисперсні S_пит.=10⁵-10⁷м²/кг аеросил, графітована сажа.

За природою адсорбенти поділяються: полярні, неполярні.

Полярні: оксиди, солі (крім CaCO₃, BaSO₄, TiO₂, BaCO_3, сульфідів) аеросил, алюмогель, цеоліт силікагель.

Неполярні: активоване вугілля, графітована сажа, модифіковані адсорбенти.

Природні Штучні

Силікагель, алюмогель, аеросил, графітована сажа,

Вугілля, цеоліти штучно виготовлений цеоліт

Вимоги до адсорбентів

1. Висока питома поверхня

2. Висока селективність

3. Хімічна інертність

4. Висока регенераційна здатність

5. Механічна стійкість

6. Низька вартість

Одержання адсорбентів:

Полярні:

1) Алюмогель

AlCl₃+3NaOH=Al(OH)₃+3NaCl

2) Силікагель

Na₂SiO₃ + 2HCl = H₂SiO₃ + 2NaCl

xNa₂OSiO₂+2HCl = xH₂OySiO₂ + 2yNaCl

Більш дрібнодисперсні адсорбенти з непоруватими частинками можна одержати гідролізом галогенів кремнію в порах води (аеросил)

SiCl₄+2H₂O=SiO₂+4HCl

Вплив різних факторів на величину адсорбції різних Адсорбентів

1) природа адсорбенту та адсорбата;

2) тиск та концентрація адсорбата;

3) температура.

І. Природа адсорбенту та адсорбата

1. Адсорбент та адсорбат повинні бути близькі за полярністю один до одного.

2. Краще адсорбуватись буде той газ, який має вищу температуру кипіння (легше зріджується чи переходить в конденсований стан).

3. Із суміші краще адсорбується той газ, який легше адсорбується в індивідуальному стані.

4. Аморфні адсорбенти адсорбуються краще ніж кристалічні, бо мають більше активних центрів.

ІІ. Тиск або концентрація

Визначення констант:

ІІІ. Температура

З підвищенням температури зростає процес адсорбції, тобто величина адсорбції зменшується і у зв’язку з цим ізотерми для вищих температур нижче, ніж ізотерми для низьких температур.

Значення граничної адсорбції від температури не залежить.

Це пов’язано з тим, що з ростом температури зростає інтенсивність теплового руху молекул, що ускладнює фіксування молекул адсорбенту на активних центрах адсорбенту.

Теорія Ленгмюрa

Адсорбція газу на твердому тілі, це один з найпростіших випадків, оскільки система лише двохкомпонентна.

Основні положення:

1. Адсорбція локалізована, адсорбційні сили квазіхімічні.

2. Адсорбція відбувається не на всій поверхні, а лише на активних центрах.

3. Внаслідок малого радіусу дії адсорбційних сил кожен активний центр, адсорбуючи молекулу адсорбата, стає неспроможним до адсорбції.

4. Молекули адсорбата між собою не реагують (локалізована)

5. Процес адсорбції рівноважений. Адсорбовані молекул утримуються активними центрами лише певний проміжок часу, а потім знову приходять в газову фазу

Рівновага між адсорбентом та адсорбатом характеризується К[м³/кмоль]