Бағдарламасы студенттері үшін шымкент, 2023 2
жүктеу/скачать 4,58 Mb. Pdf көрінісі
|
1o8jpdncqJpB9LArsctL2Ms8POaKSemXzuEP9c14
| х
деп алды. Сонда осы беттің байланыспай қалған бөлігі (1— х) болады. Адсорбцияның шамасын Г арқылы белгілейді. Егер алынған системада ешбір адсорбция жүрмесе, онда х = 0=>Г=0. Ал егер адсорбция құбылысы өте жақсы жүрсе және ондағы барлық активті орталар адсорбцияланатын молекулалармен толық толтырылса, онда х=1, ал Г = Г ∞ . Осындай талдаулардан кейін ол х =Г:Г ∞ екенін, яғни адсорбцияланған активті орталықтың шамасы (ауданы) адсорбция мен шексіз адсорбция қатынастарына тең екенін анықтады. Мұндағы Г — толық қанықкан кездегі бірлік өлшемдегі беткі қабаттың адсорбциялаған затының шамасы. Тұрақты температура болғанда қатты денедегі адсорбенттік бетте қозғалмалы тепе- теңдік орнайды және осы кездегі адсорбция жылдамдығы ( a ) десорбция жылдамдығына ( g ) теңеледі. Мұнда барлық гетерогенді процестердегідей, адсорбция жылдамдығы бос бетке соғылатын молекула санына, яғни газдың көлемдік концентрациясы (С) мен бос бет үлесіне (1— х) пропорционалды: a = K a C(1-x) (3) мұндағы К а — адсорбция жылдамдығының константасы. Ал десорбция процесінің жылдамдығы тек активті беттерде адсорбцияланған молекулалармен жабылған беттің дәрежесіне ғана тәуелді, газ концентрациясына байланысты емес: g = K g x (4) мұндағы Kg —десорбция жылдамдығының константасы. (4) теңдеуден адсорбциядағы беттің жабылу дәрежесі артқан сайын, адсорбент бетінен бөлініп кеткен молекула саны да артатыны аңғарылады. Адсорбция 136 жылдамдығының константасы мен десорбция жылдамдығының константалары әр түрлі өлшемде: K a =C -1 K g = кмоль·м -3 ·с -1 . Адсорбциялық тепе-теңдік орнағанда, адсорбция жылдамдығы десорбция жылдамдығына тең болады: a = g . Ендеше K a C(1-x)=K g x (5) Бұл теңдеуден: x=K a C/(K g + K a C) (6) Егер осы тендеудің сол жақ бөлігінің алымын да бөлімін де К а -ға бөлсе: х= C/(K g /K a +C) (7) Мұндағы K g /K a = const, оны В әрпімен белгілеп, х-ті /7Г И -мен ал-мастырса: Г/Г ∞ = С/(С+В) (8) бұдан Г=Г ∞ С/(С + В) (9) Бұл теңдеуді Ленгмюрдің адсорбция изотермалық теңдеуі дейді. Ол — асимптоты Г=Г ∞ болатын гипербола теңдеуі (1-сурет). Г Г В С В 1-сурет Енді осы теңдеуді талдап көрелік. Егер концентрация шексіздікке ұмтылса, онда Г=Г ∞ . Егер концентрация мәні В-дан әлде-қайда артық болса (С В) онда В шамасын ескермеуге болады және Г=Г ∞ . Ал С В болса, онда В коэффициентінің мәні координата басынан гиперболаға жүргізілген жанама түзу осы гиперболаның асимптотын кесіп өткен кесіндімен анықталады (Г=Г ), яғни бұл коэффициент гиперболаның көлбеулігін анықтап, заттардың адсорбциялық активтілігіне өлшем болады. Егер адсорбция жартылай жүрсе (Г=Г/2), онда шексіз адсорбция Г ∞ /2 = Г +С/(С+В) болады және С+В = 2С, В=С. Осылайша Ленгмюр теңдеуіндегі В константасы адсорбенттің активті бетінің бір жартысы адсорбтив молекуласымен жабылып (адсорбцияланып), ал екінші жартысы әлі бос күйіндегі концентрация мәнімен өлшенеді. Көптеген тәжірибе нәтижелері мен есептеулер көрсетіп отырғандай, адсорбция изотермасын сипаттайтын Ленгмюр теңдеуін басқалармен салыстырғанда ол адсорбцияланатын заттың концентрациясы мәніне тәуелсіз адсорбция процесін қанағаттандыратын шамалар береді. Ленгмюр теңдеуін Фрейндлих теңдеуімен салыстырғанда, ондағы теңдеу құрамына енетін тұрақты коэффициенттердің белгілі бір физикалық мәнді түсіндіріп, теориялық пікірге қайшы келмейтіні байқалады. Ленгмюр теңдеуі адсорбциялық қабат мономолекулалық деген есептен шығады. Алайда бұл пікірмен барлық ғалымдар келісе бермейді. Мысалы, Поляни және басқа да ғалымдардың ойынша, адсорбциялық қабат бір молекуладан тұрмайды, олар екі және одан көп молекула қабатынан тұрады. Бұл пікірге арналған теория да бар және осы теорияға қайшы келместен, оны дәлелдейтін тәжірибелер де бар. 137 Ленгмюр теориясы бойынша, жекеленген активті нүктелерге тартылған адсорбтив молекулалары өзара әрекеттеспейді. Бірақ та адсорбциялық қабатта жинақталған, жоғарғы молекулалық массалары бар молекулалар арасында өзара ілінісу күші пайда болуы мүмкін. Мұндай жағдайда Ленгмюр теңдеуі дұрыс шешім бермейді. Кейбір жағдайларда, айталық көмір, силикагель және де басқа қуыс, кеуек адсорбенттерді пайдаланғанда Ленгмюр теңдеуінен гөрі Фрейндлих теңдеуі дұрыс шешім береді. Қатты дене — сұйық зат жанасу шегіндегі адсорбция түрінің біріне жататын ион алмастырғыш адсорбцияның маңызы аса зор. Ол жан-жақты зерттелген. жүктеу/скачать 4,58 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|