41944

padku adsorpcji fizycznej występują oddziaływania typu jon-dipol, dipol-dipol, dipol-dipol indukowany i wreszcie uniwersalne oddziaływania dyspersyjne Londona. Najbardziej znanym, a przy tym prostym modelem jest ujęcie zaproponowane przez Langmuira. W modelu tym zakłada się, że powierzchnia adsorbentu zawiera ustaloną liczbę miejsc dla adsorbowanych cząsteczek i każde takie miejsce może być obsadzone przez jedną cząsteczkę. W równowadze termodynamicznej szybkość adsorpcji równa jest szybkości desorpcji. Szybkość adsorpcji powinna być proporcjonalna do ciśnienia (jeżeli adsorpcja zachodzi ze stanu gazowego) lub stężenia (jeśli zachodzi z roztworu) oraz do ułamka miejsc niezajętych na absorben-cie:

V**, =k_ap(l-0)

gdzie 6 oznacza ułamek miejsc zajętych.

W przypadku adsorpcji substancji z roztworów stosuje się dość powszecłmie empiryczne równanie Freundlicha:

kc'

m

gdzie: x - liczba moli substancji zaadsorbowanej m - masa adsorbentu

c - stężenie molowe substancji adsorbowanej w roztworze

kin - stałe współczynniki charakterystyczne dla danego układu, które wyznacza się eksperymentalnie

Po zlogarytmowaniu można powyższe równanie zapisać w postaci:

log — =logk + — logc m    n

Rozszerzeniem teorii adsorpcji Langmuira na przypadki adsorpcji wielowarstwowej jest teoria Brunauera, Emmetta i Tellera, określona w skrócie BET.

Teoria ta, choć oparta jest na wielu upraszczających założeniach, jest nader użyteczna w ilościowym opisie adsorpcji gazów na różnorodnych adsorbentach. Przyjęte założenia są następujące:

1.    Powierzchnia adsorbentu jest jednorodna, tzn. każda zaadsorbowana cząsteczka w pierwszej monomolekulamej warstwie adsorpcyjnej zajmuje równoważne miejsce w sensie przestrzennym, jak i energetycznym.

2.    Cząsteczki w pierwszej monowarstwie są zlokalizowane, tj. nie mają stopni swobody ruchu translacyjnego.

3.    Każda cząsteczka w pierwszej monowarstwie jest miejscem do adsorpcji cząsteczki w drugiej warstwie, cząsteczki zaś w drugiej warstwie są miejscem do adsorpcji cząsteczek w kolejnej trzeciej warstwie itd. Oznacza to, że liczba cząsteczek znajdujących się w kolejnych monowarstwach jest taka sama.

4.    Nie ma oddziaływań pomiędzy cząsteczkami znajdującymi się na tej samej warstwie.

5.    Energia adsorpcji cząsteczek w pierwszej monowarstwie jest większa od energii przyłączenia cząsteczek następnych warstw, które już nie różnią się między sobą i odpowiadają energii kohezji cząsteczek w cieczy. Tak więc tworzenie się drugiej i następnych warstw traktuje się jak wykraplanie gazu.

Wyprowadzona na podstawie takich założeń izoterma adsorpcji ma postać:

(l-x)[l + (C-l)x]

gdzie 0ma taki sam sens jak w izotermie adsorpcji Langmuira, tzn. określa stopień pokrycia powierzchni, a więc liczbę zaadsorbowanych cząsteczek na liczbę miejsc będących do dyspozycji w pierwszej monowarstwie.

2. Obliczenia

Stężenie roztworu po adsorpcji obliczyłam na podstawie zmierzonej wartości absorbancji. Korzystałam ze wzorów: