Адсорбция растворенного в жидкости вещества на твердом адсорбенте

Адсорбция на границе разделf, «твердое тело-жидкость» – это самопроизвольное концентрирование растворенного вещества вблизи поверхности твердого адсорбента.

При рассмотрении адсорбции из растворов на твердом адсорбенте, также как при исследовании адсорбции на границе раздела «жидкий раствор – газ», необходимо учитывать все межмолекулярные взаимодействия в растворе: между молекулами растворителя, между растворенным веществом и растворителем, между растворенными веществами. В то же время необходимо учитывать сложное строение поверхности твердого тела, его силовое поле, что, как вы понимаете, не так-то просто.

Пока не существует единой теории процессов адсорбции на твердых адсорбентах. Нет единого мнения, на что больше похожа адсорбция растворенного вещества на твердых адсорбентах – на адсорбцию газа на твердых телах или на адсорбцию растворенного вещества на поверхности раствора. Одни исследователи считают, что адсорбция растворенного вещества на твердом адсорбенте подчиняется тем же законам, что и адсорбция газов. Другие – что закономерности адсорбции на границе «твердое тело-раствор» ближе к адсорбции на границе «раствор – газ». Так как в обоих случаях решающее значение имеет взаимодействие между молекулами в жидкой фазе, поиски общих закономерностей должны основываться на теории жидкого состояния. Пока единой теории адсорбции не создано и используется аппарат как той, так и другой адсорбции.

Явления адсорбции из жидких растворов на твердых адсорбентах многообразны и классифицируются обычно в зависимости от природы адсорбтива: молекулярная адсорбция; ионная адсорбция; адсорбция коллоидных частиц.

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 (с₀) и после наступления адсорбционного равновесия (c_S):

моль/г, (5.1)

где а – количество адсорбированного вещества, приходящееся на 1 г адсорбента; m – масса адсорбента, г; V – объем раствора, из которого идет адсорбция, дм³.

Факторы, влияющие на молекулярную адсорбцию:

• равновесная концентрация растворенного вещества

• природа растворителя;

• природа адсорбента;

• природа растворенного вещества;

• температура, время адсорбции.