Основные характеристики адсорбентов

1. Удельная поверхность - S_уд – это общая поверхность (поверхность всех пор) единицы массы или единицы объёма адсорбента, измеряется в м²/г или м²/см³. Некоторые сорта активированного угля имеют удельную поверхность больше 1000 м²/г. Трудно поверить, но в одном грамме такого адсорбента заключён целый гектар поверхности.

2.

3. Пористость– отношение суммарного объёма пор к общему объёму адсорбента (в %) – П = V_пор/V. (2.98)

4. Средний радиус пор (распределение пор по радиусам) - `r. В зависимости от среднего радиуса пор адсорбенты классифицируют на макро-, мезо- и микропористые. Распределение пор по радиусам характеризуют дифференциальной функцией распределения .

Величина определяет долю пор адсорбента с радиусами в пределах от r до (r + dr). На рис.2.28 приведены функции распределения пор по радиусам для адсорбента с монодисперсными порами (кривая 1) и полидисперсными порами (кривая 2).

Рис.2.28. Дифференциальные функции распределения пор адсорбента по радиусам: монодисперсное - (1); полидисперсное - (2) распределение пор.

Форму пор (цилиндрическая, «бутылкообразная», щелевидная, сфероидальная и т.д.) того или иного адсорбента устанавливают, проведя исследование капиллярной конденсации (см. раздел 3.2.5). Для каждой формы пор имеется свой тип петли гистерезиса. Распределение пор по радиусам получают обычно из данных ртутной порометрии. Ртуть не смачивает стенки капилляров практически всех адсорбентов и может проникнуть внутрь них только под действием внешнего давления. Ртуть вдавливают в образец адсорбента, постепенно увеличивая давление. При этом регистрируют зависимость объёма вдавленной ртути от давления. Сначала заполняются ртутью макропоры, затем – мезопоры и, наконец, - микропоры. Путём математической обработки данных порометрии получают дифференциальные кривые, аналогичные изображенным на рис 2.28.

Классификация адсорбентов:

1. По структуре

а) корпускулярные — структуры из сросшихся между собой мельчайших частиц (корпускул – греч. «частиц»), связанных химическими или физическими силами — корпускул.

Наиболее прочные структуры образуются при срастании частиц в результате процессов поверхностной или объемной диффузии или отложения материала, поступающего из другой фазы, у точек контакта частиц. Поры в корпускулярных струк­турах образованы промежутками между частицами. Их размеры и форма зависят от размеров и формы частиц и плотности их упаковки. Чем крупнее частицы и чем рыхлее они упакованы, тем больше размер пор. Форма аморфных частиц обычно сферическая. Кристаллические частицы имеют самую различную форму в зависимости от их кристаллографического строения и дефектности структуры.

Подавляющее большинство промышленных адсорбентов и носителей для катализаторов имеет корпускулярное строение. Примерами могут служить силикагель, алюмосиликатный катализатор, аморфный гидроксид алюминия и другие пористые тела, состоящие из аморфных частиц. Из глобул состоят такие известные адсорбенты и наполнители, как сажа, аэросилы, аэрогели. Очень часто первичные частицы таких адсорбентов образуют более крупные вторичные агрегаты.

Получение:

Синтетические получают по схеме:

Синтез гидрозоля → коагуляция (гель) → сушка, дробление

(гель — более или менее жёсткие пространственные сетки, каркасы)

Например, получение силикагеля — поликонденсация кремниевой кислоты, коагуляция → гель (силикагель) с размером зерен 0,1 - 7мм.

Природные: уголь, древесина, картон, бумага, ткани, зерно, кожа, глина, почвы, грунты

б) кристаллические