Бағдарламасы студенттері үшін шымкент, 2023 2
жүктеу/скачать 4,58 Mb. Pdf көрінісі
|
1o8jpdncqJpB9LArsctL2Ms8POaKSemXzuEP9c14
- Бұл бет үшін навигация:
- Хемосорбция
| Капиллярлық конденсация
дегеніміз қатты дене (сорбент) қуысында бу сияқты заттардың (сорбтивтердің) конденсациялануы. Конденсация құбылысы температураға, бу серпімділігіне, капилляр диаметріне, қатты сорбенттің беткі қабатының өзіне сұйық күйдегі сорбтивті жұқтыру қабілетіне байланысты. Ондағы капилляр түтігі жіңішке болған сайын және олардың қабырғасы сұйық күйдегі сорбтивті өзіне жақсы жұқтырғанда да конденсациялану тезірек жүреді. Абсорбция дегеніміз сорбент массасына диффузия арқылы газ енгендегі сорбция құбылысы. Ол берілген бір заттын, (сорбтивтің) екінші бір затта (сорбентте) еру құбылысына пара-пар. Фаза араарындағы заттың таралуы Генри заңына бағынады. Қазір абсорбциялық құбылыстар өнеркәсіпте кеңінен қолданылуда. Мысалы, өнеркәсіптегі тұз қышқылын өндіру толығымен хлорлы сутек газын судың абсорбциялау құбылысына негізделген. Нақ осы құбылысқа, яғни газдардың абсорбциясына сүйеніп газдарды зиянды қоспадан тазартады, газ қоспасын беледі. Хемосорбция дегеніміз сіңетін және сіңіретін заттар арасындағы әрекеттесу терең жүру нәтижесінде жаңа химиялық зат пайда болатын процесс. Бұған мысал ретінде натронды ізбестің көміртек (IV) оксиді мен күкірт (IV) оксидін өзіне сіңіріп, карбонат пен сульфат тұздарын түзетінін келтіруге болады. Хемосорбцияны физикалық сорбция мен абсорбциядан осы құбылыстар кезінде бөлінетін жылу шамасын өлшеп, ажыратуға болады. Адсорбция құбылысы. Термодинамиканың екінші заңына сәйкес бос энергия қоры бар системалар сияқты заттардың жанасу шегінде де бос энергия қоры болғандықтан, ол өздігінен осы энергияны азайтуға ұмтылады. Бұл адсорбция және басқа да физикалық құбылыстардың жүруіне тікелей не жанама ықпал етеді екен. Адсорбция дегеніміз екі фазаның жанасу шегіндегі заттар концентрациясының өздігінен өзгеруі немесе әдетте біреуі қатты зат болып келетін екі фазаның жанасу шегіндегі беткі қабатта бір фаза концентрациясының жоғарылауы. Қалыптаскан терминологияға сәйкес бетіне басқа зат жинакталатынды — адсорбент, жинақталушыны — адсорбтив немесе адсорбат дейді. Адсорбент бетінің 1 см 2 -на сіңген заттың мөлшерін меншікті (үлесті) адсорбция (Г) деп айтады. Іс жүзінде кез келген адсорбент бетін өлшеу мүмкіндігі бола бермейтіндіктен, 1 кг адсорбентке адсорбцияланған адсорбцияны мольмен өлшеп, А әрпімен белгілейді: А = х/т Адсорбция (А) мен меншікті адсорбция арасындағы байланыс былайша өрнектеледі: А = Г·S 0 Берілген адсорбент пен адсорбтив үшін меншікті адсорбцияның шамасы адсорбтив газ күйінде болса температура (Т) мен қысымға (р), ал ерітінді болса температура (Т) мен концентрацияға (С) тәуелді. Адсорбция шамасы А = Г·S 0 теңдеу аркылы өрнектелетін болса, онда меншікті адсорбция температура мен концентрациядан (қысымнан) басқа адсорбенттің беткі қабатының ауданына да тәуелді болады. 129 Температура, меншікті адсорбция және концентрация (қысым) сияқты үш өлшемнің математикалық тұрғыдан өзара функционалды байланыста болатынын жалпы термодинамикалық теңдеумен өрнектеуге болады: f(Г, Т, С) = 0 немесe f ( Г Т, р)=0 Г =f (Т, С) немесе Г=(Т, р) Бұл теңдеулерден адсорбция изотермасы (Т= const) деп аталатын және оны сипаттайтын косымша теңдеу туындайды: f = f(C) немесе Г= f ( р) Көптеген зерттеулер көрсеткендей адсорбция қайтымды процесс. Адсорбция жүретін беткі қабаттарда орналасқан молекулалар аса мықты бекітілмеген. Олардың кейбіреулері адсорбенттің тартылыс күші әсер ететін шектен шығып кетуі мүмкін, яғни адсорбенттің бетінен бөлініп, өзін қоршаған ортаға кетеді. Мұны десорбция дейді. Бұл екі құбылыс белгілі бір мерзімде адсорбциялық системада тепе-теңдік жағдайын тудырады: адсорбция десорбция Мұндай тепе-теңдік жағдайда белгілі мерзім аралығындағы адсорбент бетінен бөлініп, басқа жаққа кеткен, яғни десорбцияланған бөлшектер саны осы уакыт аралығында екінші ортадан бөлініп, адсорбцияланған бөлшектер санына тең болады. Адсорбция процесі экзотермиялық, демек оны Ле-Шателье принципіне сәйкес төмендеу температурада жүргізу тиімді. Тәжірибе көрсетіп отырғандай, температура жоғарылаған сайын адсорбция кезіндегі әр бөлшектің ішкі жылуы, ішкі энергиясы артып, атомдық не молекулалық тербелісі жиілеп, адсорбция мен десорбция процестері арасында орнаған тепе-теңдік бірте-бірте десорбция бағытына қарай ығыса бастайды. Сондай-ақ адсорбцияға экзотермиялық және қайтымдылық сияқты құбылыстар мен қатар, бұл процеске өте аз шамадағы активтендіру энергиясы тән екен. Адсорбиия процесіндегі энергетикалық кедергі төмен болғандықтан, ол жоғары жылдамдықпен жүреді. Сондықтан энергетикалық тұрғыдан алғанда адсорбция экзотермиялык құбылыспен байланысты жүретін қайтымды реакцияға ұқсас екен.Алайда адсорбциядағы жылу эффектісінің мәні қайтымды экзотермиялық реакция мен хемосорбцияныкінен төмен болады. Көбіне адсорбция өз табиғаты мен құрамына орай сұрыпталып жүреді. Мысалы, бұрында қарастырылған активтелген кемір аммиакты да, хлорды да жақсы адсорбциялайды, ал ол кеміртек (II) оксидін адсорбцияламайды. Демек, кәдімгі улы газдан қорғанатын аспапты өрт сөндіргенде қолдануға болмайды, өйткені бұл аспаптағы негізгі улы газды адсорбциялайтын зат— активтелген көмір және өрт кезіндегі негізгі газ — көміртек (II) оксиді. Сұйық бетіндегі адсорбция құбылысына қарағанда, еріген заттардың қатты дене үстінде (бетінде) адсорбциялану процесі әлдеқайда күрделі екенін көптеген зерттеулер мен тәжірибелер дәлелдеп келеді. Қатты беттегі адсорбцияның жалпы теориясы әлі толық қалыптасқан жоқ. Мұндай теорияның күні бүгінге дейін пайда болмауы тек қатты денеден тұратын адсорбент бетінің күрделі сипатта болуымен ғана емес, сондай-ақ еріген зат пен ерітіндінің де бірдей адсорбциялануына орай, онан әрі күрделіленуіне де байланысты. Мұнан басқа еріген зат пен ерітінді молекулаларының арасындағы өзара әрекеттесулерді де ескеру керек. Ал егер еріген зат күшті электролит болып және ондағы адсорбция құбылысы ионды сипатқа ауысса, онда бұл мәселе онан әрі күрделенеді. Қатты дене — ерітінді жанасу шегіндегі адсорбцияның екі түрі бар: қатты дене адсорбтивтің молекуласын адсорбциялайтын молекулалық адсорбция немесе электролит еместердің адсорбция түрі және еріген электролиттердің бір ионын таңдап өзіне сіңіретін, адсорбциялайтын иондық адсорбция түрі. Енді осы екі адсорбция түрін қысқаша қарастырайық. жүктеу/скачать 4,58 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|