wymagania2 bmp

Równowagi adsorpcyjne dla układu gaz-ciało stale

V\ ■ , Pv\5ćei</y

ddloYpc*i('«ft£ w ,M^Wevw cUeMAt'C'ł>'we'(^f_

4.1. Adsorpcja jednego składnika na ciele stałym

W rezultacie zetknięcia się fazy gazowej z powierzchnią fazy stałej część cząsteczek adsorptywu zostaje zaadsor-bowana na powierzchni ciała stałego. Ilość zaadsorbowa-nej substancji przypadającą na jednostkę masy adsorbentu nazywamy adsorpcją lub wielkością adsorpcji i wyrażamy ją w g/g, kg/kg, kg/m³, mol/g. Czasami ilość zaadsorbowanej substancji odnosi się do jednostki powierzchni adsorbentu a_f i jest wyrażana w mol/m², a w obliczeniach technicznych wielkość tę często odnosi się do objętości złoża d podawanej w kg/m³. Wielkość adsorpcji równowagowej a , czyli ilość masy zaadsorbowanej substancji na powierzchni jednego grama adsorbentu, dla badanego układu składającego się z adsorptywu i adsorbentu zależy od temperatury i prężności pary adsorbowanej substancji znajdującej się obecnie w fazie gazowej (objętościowej) [25]

a=f(p,T)    (4.1)

Ponieważ w zależności (4.1) występują trzy parametry, równowagę adsorpcyjną można rozpatrywać na trzy sposoby. W przypadku, kiedy temperatura jest wielkością stałą, mówimy o izotermie adsorpcji i wówczas

Izoterma adsorpcji stanowi bardzo ważną cechę statyki adsorpcji. W przypadku adsorpcji par związków organicznych czasem wygodniej posługiwać się równaniami bądź wykresami ujmującymi zależność adsorpcji równowagowej a od prężności względnej adsorbowanego związku chemicznego, stosując wzór

f-iil    ⁽⁴³⁾

gdzie: a - adsorpcja równowagowa, kg/kg, p - prężność par adsorbowanego związku chemicznego w fazie gazowej, Pa, p_s — prężność par adsorbowanego związku chemicznego, znajdujących się nad cieczą w stanie równowagi w temperaturze adsorpcji, Pa.

Zaletą równania (4.3) jest to, że wartość ilorazu p/p, zmienia się w granicach 0-1, niezależnie od temperatury. Według Brunauera [5] istnieje pięć głównych typów izoterm adsorpcji gazów i par, które przedstawiono na rys. 4.1.

RYS. 4.1. Typy izoterm adsorpcji gazów i par wg Brunauera [4], [5]

Izoterma typu I odpowiada izotermie Langmuira i charakteryzuje się monotonicznym zbliżaniem do adsorpcji granicznej a_m, która odpowiada warstwie monomolekularnej adsorpcji pokrywającej całą powierzchnię adsorbentu.

Izoterma typu II odpowiada adsorpcji par związków chemicznych na adsorbentach porowatych. Izotermę adsorpcji można podzielić na trzy części. Część pierwsza zawarta między punktami A i B, odpowiada izotermie typu pierwszego. Przy małych pręźnościach względnych adsorptywu przyjmuje się, że na powierzchni adsorbentu tworzy się monomolekularna warstewka adsor-bowanej substancji. Punkt B na izotermie adsorpcji odpowiada momentowi zakończenia formowania się warstwy monomolekularnej. Adsorpcja przyjmuje