Адсорбция на поверхности твердых тел.

Адсорбция газов. Твердые вещества адсорбируют молекулы из окружающей среды. Чем больше поверхность твердого тела, тем больше газа он может поглотить. Сильно развитой поверхностью обладают вещества имеющие пористую структуру или в состоянии тонкого измельчения (коллоиды).

Лучшие адсорбенты: уголь (древесный и костный), силикагель, кварцевый песок, каолин, и некоторые алюмосиликаты и т.д.

Абсолютное количество адсорбированного вещества определяют по разности между первичным количеством адсорбтива и оставшегося свободным после установления равновесия.

Количество поглощенного вещества (х), на 1 см² адсорбирующей поверхности, называется удельной адсорбцией.

.

У пористых адсорбентов поверхность измерить трудно, поэтому удельную адсорбцию выражают в этом случае в молях на 1 г. адсорбента, Г_уд= ,

где m – масса адсорбента.

Для каждого адсорбента установлена максимальная величина его насыщения (Г_∞ при определенных условиях).

Количество вещества адсорбированного 1 см² поверхности адсорбента зависит :

- от химической природы адсорбента и адсорбтива;

- от состояния поверхности;

- от концентрации адсорбтива;

- от температуры.

При постоянной температуре адсорбированное количество (Г) зависит только от равновесной концентрации (С) адсорбтива. Рассмотрим изотерму адсорбции (рисунок 8).

Рис. 8. Изотерма адсорбции.

Из рисунка видно, что при повышении концентрации возрастает и Г, приближаясь к своему предельному значению Г_∞. Однако, зависимость не везде одинакова.

1. Область 1 (низкие концентрации) величина Г прямопропорциональна С.

2. В области 2 увеличение концентрации увеличивает Г в меньшей степени.

3. В области 3 при больших концентрациях кривая стремится к прямой параллельной оси абсцисс. Это говорит о достижении полного насыщения поверхности адсорбента.

Изотерма адсорбция справедлива для газообразных и растворенных веществ.

Применение адсорбции.

1. При гетерогенном катализе с твердым катализатором.

2. Очистка газов и растворов от примесей (активированный уголь в противогазах, процессы осветления и обесцвечивания).

3. Экстракция ценных продуктов (извлечение фенолов из воды активированным углем, силикагелем). Затем методы десорбции.

4. В процессе биологической очистки СВ (адсорбция загрязнений активным илом, биопленкой).

5. Умягчение и обессоливание воды методом ионного обмена (полярная адсорбция).

Коллоидные системы