ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ И ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ ЛЕКЦИЯ 5

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ И ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ ЛЕКЦИЯ 5

Содержание лекции 1. Адсорбция на границе жидкость-газ. 2. Адсорбция на границе жидкость-жидкость. 3. Адсорбция на границе твердое тело-газ.

Особенности адсорбционных процессов на межфазных границах различного агрегатного состояния Адсорбция на границе Жидкость - газ Жидкость жидкость молекулярная адсорбция Твердое тело - жидкость ионная адсорбция Твердое тело - газ ионообменная адсорбция

Особенности адсорбции на границе газ-жидкость 2 3 3 4 с а) б) Изотермы поверхностного натяжения (а) и адсорбции (б) с 1) dσ/dc<0, g>0, Г>0 – для ПАВ (спирты, карбонаты) – график 1 2) dσ/dc>0, g<0, Г<0 – для ПИВ (соли, щелочи) – график 2 3) dσ/dc=0, g=0, Г=0 – для ПНВ (сахароза, моносахариды) – график 3 4) dσ/dc =tgα – касательная для определения поверхностной активности – график 4

Строение и адсорбция ПАВ Строение молекулы валериановой кислоты (а) и адсорбционный слой ПАВ на границе раздела жидкость-газ(б)

Правило Дюкло-Траубе σ Г σ0 1 2 3 с, ПАВ 3 2 1 Гmax с, ПАВ 1 – уксусная кислота 2 – пропионовая кислота (dσ/dc)3> (dσ/dc)2 >(dσ/dc)1 3 – масляная кислота Зависимость σ= f(c) для гомологов органических кислот Зависимость Г= f(c) для гомологов органических кислот

Взаимосвязь уравнений Гиббса, Шишковского, Фрумкина, Ленгмюра ∆σ=σ0 - σc=b ln(1+ac) уравнение Шишковского σ ∆σ=σ0 - σc= =-Гmax. RT ln(1 -Г/Гmax) Г=-dσ/dµ уравнение Фрумкина Г=-(dσ/dc) c/RT уравнение Гиббса С Г Г=Гmaxac/(1+ac) уравнение Ленгмюра

Адсорбция ПАВ на границе жидкость-жидкость Бензол Вода

Характеристики адсорбентов Адсорбенты Диаметр пор, нм Удельная поверхность, м 2/кг Примеры Непористые - 1 -500 Крупы, кофе, цемент Макропористые >100 500 -2000 Ткани, сухари, мука Мезопористые 1, 5 -100 2000· 400000 Алюмосиликаты, бентонитовые глины Микропористые 0, 5 -1, 5 >4· 105 Угли активированные, цеолиты 1 - макропоры 2 - мезопоры 3, 4 - микропоры Структура пористой поверхности

Заполнение пор адсорбтивом р р. S r=kσVм/RTln(р/р. S) Формула для расчета радиуса пор адсорбентов k=2 для сферических пор, k=1 для цилиндрических пор σ – поверхность натяжения сконденсированного пара V м – объем 1 моля сконденсированного пара р. S , р – давление пара на плоской поверхности адсорбента и над мениском жидкости в порах

Факторы, определяющие особенности адсорбции на границе газ-твердое тело Химическая природа адсорбтива Химическая природа адсорбента Давление Температура Физикохимические свойства газа Факторы Дисперсность адсорбента Размер пор адсорбента Размер молекул газа

Практическое применение адсорбции на границе газ-твердое тело Поглощение отравляющих газов Газовая хроматография Рекуперация растворителей Улавливание промышленных газовых выбросов Осушка газов Гетерогенный катализ

Вопросы к лекции 5 1. Какие вещества называют поверхностно-активными? 2. Дайте характеристику изотермам адсорбции поверхностноактивных и поверхностно-инактивных веществ. 3. Как изменяется поверхностная активность в зависимости от длины углеводородного радикала? 4. Какие величины связывают между собой уравнения Шишковского, Фрумкина? 5. Дайте характеристику расположения молекул ПАВ на границе двух несмешивающихся жидкостей. 6. Какие факторы влияют на адсорбцию газов твердыми адсорбентами? 7. Чем отличается адсорбция паров от адсорбции газов? 8. По каким признакам классифицируют адсорбенты 9 Приведите примеры адсорбентов, которые применяют в пищевой промышленности. 10. Приведите примеры практического использования адсорбции на границе газ-твердое тело.