Адсорбция. Основные положения

Адсорбция

Адсорбция – концентрирование на поверхности раздела фаз газообразных или растворенных веществ по сравнению с их объемной концентрацией, в связи с чем эта концентрация уменьшается. Адсорбируемое вещество называется адсорбтивом, а жидкость или твердое тело, адсорбирующее на своей поверхности – адсорбентом. Адсорбция нашла свое применение в промышленности при рекуперации летучих растворителей, очистке газов, паров и жидкостей, а также приобретает все большее значение для рекупертивной и деструктивной очистки производственных сточных вод, доочистки сточных вод, прошедших механическую, физико-химическую и биологическую очистку. С технико-экономической точки зрения метод особенно эффективен при извлечении из сточных вод ценных продуктов с целью возврата их в производство и для очистки низкоконцентрированных сточных вод. В дальнейшем  будет рассматриваться адсорбция только растворенных веществ.

По природе действующих сил различают химическую и физическую адсорбцию. При химической адсорбции силы имеют химическую природу, связанную с протеканием на поверхности адсорбента химических реакций между веществом адсорбтива и адсорбента с образованием новых веществ.

Химическая адсорбция обычно необратима, что является основным препятствием для широкого ее применения в промышленности и в практике очистки сточных вод. Физическая адсорбция протекает под действием молекулярных, или ван-дер-вальсовых сил, и всегда обратима. Под действием этих сил адсорбтив стремится занять всю поверхность адсорбента, но этому препятствует противоположный процесс – десорбция. Десорбция вызвана, как и диффузия, стремлением к равномерному распределению вещества по объему вследствие теплового движения. Таким образом, между концентрацией адсорбтива в объеме и концентрацией его на поверхности адсорбента должно установиться равновесие. Концентрация адсорбтива в объеме при этом носит название равновесной. Ясно, что для каждой температуры будет свое равновесное состояние. Количественно концентрация адсорбтива на поверхности адсорбента, или величина адсорбции оценивается удельной адсорбционной способностью а, выраженной в массе адсорбтива, находящегося в единице массы адсорбента. Величину а обычно вычисляют по формуле: 

где C0 и C1 – начальная и равновесная (после завершения процесса адсорбции) концентрация адсорбтива; V – объем раствора, из которого производится адсорбция; m – масса адсорбента.

Если известна удельная поверхность адсорбента, количество адсорбтива относят к единице поверхности. Адсорбция в равновесных условиях может характеризоваться следующими зависимостями:

1) зависимостью количества адсорбированного вещества (удельной адсорбционной способности) от температуры при постоянной равновесной концентрации; график зависимости называется изопикной;

2) зависимостью равновесной концентрации от температуры при постоянной величине удельной адсорбционной способности; график зависимости называется изостерой;

3) зависимостью величины удельной адсорбционной способности от равновесной концентрации при постоянной температуре; график зависимости называется изотермой. Наибольшее значение в изучении адсорбции имеют изотермы.

Адсорбция, основные положения -статья на сайте “студент-строитель.ру”