ANG234562345678

p

Rys. 2.5. Izoterma adsorpcji T.angumira

Biorąc pod uwagę fakt, że ciśnienie w fazie gazowej może ulegać zmianie w dość szerokim zakresie, należy rozważyć sytuacje, gdy:

—    ciśnienia adeorbatu fazy gazowej wykazują niskie wartości,

wówczas k p « 1

i wtedy    a - CL hp    (2.18)

(2.19)

cr=a_a,kp    .    (2.20)

Oznacza to., że adsorpcja jeafc proporcjonalna do ciśnienia (na rys. 2.5 ode. 1), czyli w obszarze niskich ciśnień równanie Langmuira upraszcza się do równania Henr/cgo. Zatem równanie Henry ego jest szczególnym przypadkiem równania Langmuira;

-    ciśnienia adsorbatu w fazie gazowej są dostatecznie duże, wówczas kp» 1

i wtedy    c< —>    (2.21)

© -» 1    (2.22)

a —> Cr,    (2.23)

Oznacza to, że adsorpcja osiąga stalą wartość (na rys. 2.5 ode. 2), czyli następuje całkowite wysycenie powierzchniowych centrów adsorpcyfnych adsorbentu cząsteczkami adsorbatu, który utworzył warstwą jednoczą-steczkową (monomolekulamą). *

W równaniach (2.15) — (2.17) występują wielkości, które wcześniej należy wyznaczyć, stosując np. metodę graficzną. Z przekształcenia np. równania (2.17) otrzymujemy równanie prostej:

p/a

Hye. 2.6. Izoterma adsorpcji Langu mim (wyznaczanie stulycL równania)

które przedstawiono graficznie na rys. 2.6.

Wielkość a_mt czyli całkowita ilość zaadsorbowanyćh cząsteczek w warstwie monomolekularnej odniesiona do 1 g adsorbentu wyrażona w moL/g nazywa się pojemnością monoworstwy. Na podstawie tej wielkości łatwo można wyznaczyć powierzchnię właściwą adsorbentu, jeżeli uwzględnimy powierzchnię zajmowaną przez jedną cząsteczkę w monowarstwie tzw. powierzchnię siadania (aO:

3 =-N w,« a„    (2.25)

gdzie N jest liczbą Avogadra.

Równanie izotermy adsorpcji Langmuira jest wyrażeniem nieskomplikowanym zarówno ze strony matematycznej, jak i fizycznej. Ponadto występuje dość dobra zgodność izoterm doświadczalnych z teoretycznymi. Najlepszą zgodność otrzymuje się w adsorpcji z roztworów dużych cząsteczek, np. barwników, oraz w chemisorpcji (adsorpcji monomolekularnej). Należy również podkreślić, że teoria Langumira odnosi się do procesu adsorpcji zachodzącej na adsorbencie o powierzchni jednorodnej, na której liczba i moc centrów adsorpcyjnych jest jednakowo rozłożona. Jednakże taki rozkład jest idealny, rzeczywiste adsorbenty mają powierzchnię pod tymi względami niejednorodną, a dodatkowo zachodzi oddziaływanie między zaadsorbowanymi cząsteczkami.

23