Адсорбция растворенных веществ на твердых адсорбентах

 

Значительный практический интерес представляет адсорбция из раствора на твердой поверхности, так как именно она лежит в основе таких важнейших технологических процессов, как получение различного рода покрытий.

При рассмотрении адсорбции из раствора на твердом теле принято различать два случая: адсорбцию неэлектролитов, когда адсорбируются молекулы адсорбтива, и адсорбцию электролитов, когда избирательно адсорбируется один из ионов электролита.

Молекулярная адсорбция из раствора

При адсорбции из растворов молекулы растворителя и растворенного вещества являются конкурентами в борьбе за место на поверхности адсорбента. Поэтому необходимо выбрать правильно адсор-бент, чтобы на нем происходила преимущественно адсорбция растворенного вещества. Для этого необходимо знать, от каких факторов зависит процесс адсорбции.

Протекание процесса адсорбции из растворов на твердом адсорбенте зависит от следующих факторов:

- от полярности адсорбента и его пористости;

- от свойств растворенного вещества (адсорбтива);

- от природы среды (растворителя), из которой происходит адсорбция растворенных веществ.

Рассмотрим влияние этих факторов.

Влияниеполярности адсорбента и его пористости

На адсорбцию из растворов сильно влияют полярность и пористость адсорбента. Неполярные (гомополярные) адсорбенты, к которым относится уголь, называют гидрофобными. Они плохо смачиваются водой (полярная жидкость) и хорошо бензолом (неполярная жидкость). Такие адсорбенты хорошо адсорбируют неполярные адсорбтивы из воды и плохо адсорбируют из неполярных растворителей (бензол, бензин, углеводороды), поскольку молекулы растворителя, которых в растворе намного больше, чем молекул растворенного вещества, практически целиком покрывают поверхность адсорбента.

Полярные (гетерополярные) адсорбенты, к которым относится силикагель, называют гидрофильными. Они хорошо смачиваются водой и плохо бензолом. Поэтому их применяют для адсорбции полярных адсорбтивовиз неполярных жидкостей. Для адсорбции из воды их применять нельзя, поскольку в воде они преимущественно адсорбируют молекулы воды. Таким образом для очистки воды от примесей, в основном, используют угли, а для очистки неполярных жидкостей (например, бензина от воды) лучше использовать силикагель.

Влияние пористости адсорбента определяется соотношением размеров пор адсорбента и молекул адсорбтива. При увеличении пористости адсорбента адсорбция малых молекул адсорбтива из растворов обычно возрастает, так как микропористые адсорбенты, как правило, обладают большим избирательным действием и влияние химической природы поверхности у них повышено. Однако эта зависимость соблюдается лишь в том случае, когда молекулы адсорбтива достаточно малы и могут легко проникать в поры. Крупные молекулы адсорбтива не могут попасть в узкие поры адсорбента, и адсорбция уменьшается или, во всяком случае, чрезвычайно сильно замедляется.

 

Влияние свойств адсорбтива

 

Определяя влияние на адсорбцию самого адсорбтива, можно исходить из правила уравнивания полярностей, сформулированного П.А. Ребиндером. Согласно этому правилу,

Вещество С может адсорбироваться на поверхности раздела фаз А и В (А – адсорбент, В - жидкость) в том случае, если наличие вещества С в поверхностном слое приводит к уравниванию разности полярностей этих фаз.

Иначе говоря, адсорбция будет идти, если значение полярности вещества С, характеризуемой например, диэлектрической проницаемостью e, лежит между значениями полярностей веществ А и В, т.е. если будет соблюдаться условие e_А > e_С > e _В. Из правила уравнивания полярностей также вытекает, что, чем больше разность полярностей между растворимым веществом и растворителем, т.е. чем меньше растворимость вещества, тем лучше оно будет адсорбироваться.

Хорошей иллюстрацией правила уравнивания полярностей является адсорбция органических соединений на углях. На рис.9.29 приведены изотермы адсорбции анилина и нитроанилина из водных растворов на активном угле КАД. Из приведенной диаграммы видно, что путем адсорбции на активном угле КАД можно разделить анилин и нитроанилин: анилин лучше адсорбируется на угле, а нитроанилин преимущественно остается в водной фазе. Это объясняется тем, что полярность анилина значительно меньше, чем полярность нитроанилина, который поэтому сильнее удерживается водной фазой и меньше неполярной поверхностью активного угля.

Помимо общих положений о влиянии природы адсорбтива на адсорбцию имеется и ряд частных правил. Так, с увеличением молекулярной массы способность вещества адсорбироваться возрастает. Именно поэтому алкалоиды, а также красители, обладающие обычно высокими молярными массами, хорошо адсорбируются. Замечено также, что ароматические соединения вообще адсорбируются лучше, чем алифатические, а непредельные соединения лучше, чем насыщенные.

Адсорбция слабых электролитов не обнаруживает особых отличий по сравнению с адсорбцией неэлектролитов - в обоих случаях растворенное вещество адсорбируется в виде молекул.

 

 

 

Рис.9.29. Изотермы адсорбции анилина (а) и нитроанилина (б) из водных растворов на активном угле

 

⇐ Предыдущая919293949596979899100Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Адсорбция на границе жидкость – газ
2. АДСОРБЦИЯ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ НА ПОВЕРХНОСТИ АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ
3. Вещества, способные задерживать рак
4. Вещественные доказательства.
5. Взаимодействие рентгеновского и гамма-излучения с веществом
6. Вопрос 19. Современные возможности криминалистического исследования документов как вещественных доказательств.
7. Вопрос 346. Преступления, связанные с незаконным оборотом наркотиков и психотропных веществ.
8. Вопрос 7. Электромагнитные волны в веществе. Распространение света в веществе. Дисперсия света. Поглощение света. Прозрачные среды. Поляризация волн при отражении.
9. Вспомогательных веществ 0,003
10. Гигиеническая характеристика основных химических веществ в воздухе жилой среды и их действие на организм человека.
11. Гипотеза де-Бройля. Волновые свойства вещества