Капиллярная конденсация - это процесс конденсации паров в порах твердого тела.
Это явление характерно для паров веществ и обусловлено наличием у адсорбента мелких пор. В таких порах пары конденсируются при давлениях р, меньших, чем давление насыщенного пара, над плоской поверхностью жидкости при той же температуре - . Это становится возможным при условии смачивания жидкостью стенок капилляра и образования вогнутых менисков (если образовавшаяся жидкость не смачивает поверхность, образуется выпуклый мениск, конденсация пара над которым происходит при давлении, большем давления пара над плоской поверхностью).
Количество удерживаемой капиллярными силами жидкости зависит от радиуса кривизны r поверхности раздела "жидкость-пар" согласно уравнению Кельвина (Томсона):
где - поверхностное натяжение жидкости, образующейся при конденсации пара, - молярный объем этой жидкости, R - газовая постоянная, Т - температура.
Капиллярной конденсации предшествует адсорбция пара на поверхности конденсации. Капиллярная конденсация начинается при таком значении адсорбировавшегося вещества, при котором образуется мениск жидкости с радиусом кривизны более 2-3 диаметров молекулы.
Согласно уравнению Кельвина, при этом для микропор ( нм) уравнение Кельвина неприменимо.
В тех случаях, когда адсорбция осложнена капиллярной конденсацией, изотерма адсорбции отличается от приведенных ранее (см. рис. 4.1, 4.4 и 4.6) и имеет вид, представленный на рис. 4.8 .
Капиллярную конденсацию используют для улавливания паров пористыми сорбентами. Большую роль она играет в процессах сушки, удерживания влаги почвами, строительными и другими материалами.
2.4.6.
ЗАВИСИМОСТЬ АДСОРБЦИИ ГАЗОВ ОТ СВОЙСТВ АДСОРБЕНТА
Рассмотренные особенности адсорбции газов на твердых адсорбентах свидетельствуют о том, что определяющим в этом виде адсорбции является состояние поверхности адсорбента.
Все адсорбенты подразделяются на две принципиально разные группы:
1) адсорбенты с гладкой поверхностью (непористые адсорбенты);
2) пористые адсорбенты.
При одинаковой степени измельчения пористые адсорбенты имеют гораздо большую удельную поверхность чем непористые, и, кроме того, адсорбция на них может сопровождаться капиллярной конденсацией.
НЕПОРИСТЫЕ АДСОРБЕНТЫ
Адсобрция на непористых адсорбентах зависит в основном:
от сродства адсорбента к адсорбтиву. Это сродство тем сильнее, чем резче выражена склонность к образованию определенных связей. Так, графитированная сажа неполярна, поэтому на ней сильнее адсорбируются неполярные органические соединения. На поверхности ионных кристаллов (полярные адсорбенты) лучше адсорбируются полярные вещества. На поверхности оксидов обычно имеются гидроксильные группы, способные образовывать водородные связи, поэтому они прочно удерживают воду, спирты, амины и т.д.;
