Явления адсорбции из жидких растворов на твердых адсорбентах многообразны и классифицируются обычно в зависимости от природы адсорбтива: молекулярная адсорбция; ионная адсорбция; адсорбция коллоидных частиц.
2.5.1.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ АДСОРБЦИЯ ИЗ РАСТВОРОВ
Молекулярная адсорбция - адсорбция из растворов неэлектролитов или слабых электролитов. В этих случаях растворенные вещества адсорбируются на поверхности твердого тела в виде молекул.
Особенность такой адсорбции состоит в том, что наряду с растворенным веществом адсорбируются молекулы растворителя. Активные центры на поверхности твердого тела в той или иной степени заняты молекулами растворителя, для адсорбции растворенного вещества его молекулы должны вытеснить с поверхности молекулы растворителя.
Экспериментально адсорбцию растворенных веществ на твердом адсорбенте а изучают, измеряя молярную концентрацию раствора до контакта с адсорбентом () и после наступления адсорбционного равновесия ():
где а - количество адсорбированного вещества, приходящееся на 1 г адсорбента; m - масса адсорбента, г; V - объем раствора, из которого идет адсорбция, .
Факторы, влияющие на молекулярную адсорбцию:
• равновесная концентрация растворенного вещества;
• природа растворителя;
• природа адсорбента;
• природа растворенного вещества;
• температура, время адсорбции.
2.5.2.
ЗАВИСИМОСТЬ МОЛЕКУЛЯРНОЙ АДСОРБЦИИ ОТ РАВНОВЕСНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ АДСОРБТИВА (Cs)
Эта зависимость описывается изотермами адсорбции, которые можно свести к следующим пяти типам:
1) изотерма Ленгмюра, которая отвечает мономолекулярной адсорбции и описывается уравнением Ленгмюра:
2) изотерма полимолекулярной адсорбции, которая может быть описана уравнением теории БЭТ;
3) изотерма адсорбции, которая сопровождается абсорбцией;
4) изотерма адсорбции для случаев, когда адсорбент достаточно хорошо адсорбирует растворитель;
5) изотерма отрицательной адсорбции, когда концентрация молекул растворенного вещества в адсорбционном слое меньше, чем в объеме раствора.
В области средних концентраций адсорбтива адсорбция достаточно хорошо описывается уравнением Фрейндлиха:
где и 1/n - постоянные величины, значения которых находят из экспериментальных данных.
Для описания адсорбции из раствора на твердом теле применимо и уравнение Гиббса:
однако сложность определения s на границе твердое тело-раствор не позволяет непосредственно использовать это уравнение.
2.5.3.
ВЛИЯНИЕ НА МОЛЕКУЛЯРНУЮ АДСОРБЦИЮ ПРИРОДЫ РАСТВОРИТЕЛЯ
