Краткий курс адсорбционного анализа Адсорбция
Классификация пористых материалов
жүктеу/скачать 0.51 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Изотермы адсорбции
| Классификация пористых материалов
Пористые тела по своей структуре делятся на два основных типа [1]. Корпускулярные пористые тела состоят из слипшихся или сросшихся частиц разной формы и размера, и порами являются промежутки между этими частицами. В губчатых телах невозможно выделить отдельные первичные частицы, поры в них представляют сеть каналов и полостей различной формы и переменного сечения. Последующие исследования показали, что имеются смешанные корпускулярно-губчатые (в первичных частицах тонкие поры губчатого строения) и губчато-корпускулярные (в крупных полостях губчатых систем отложения мелких частиц) тела [2]. Первичными морфологическими характеристиками корпускулярного пористого тела являются форма и размер первичных частиц, способ и плотности их упаковки, степень срастания частиц друг с другом; для губчатых систем – форма и размер полостей и их пространственное распределение, форма, размер и число каналов, соединяющих друг с другом эти полости. Именно эти характеристики определяют все вторичные свойства – геометрические и физические. Независимо от строения пористых систем, большое значение имеет размер пор в них. Классификация пористых систем по размерам пор был принята в виде рекомендации ИЮПАК [3]. Согласно последней выделяются три основных типа пор: микропоры имеют размер менее 2 нм, мезопоры – в интервале 2÷50 нм, макропоры – свыше 50 нм. Происхождение этой классификации в основном обязано выделению области пор (главным образом это мезопоры), в которых происходит (и может быть измерена) капиллярная конденсация, вследствие которой на изотермах адсорбции наблюдается характерный сорбционный гистерезис (см. ниже). Изотермы адсорбции Как говорилось ранее, адсорбция сильно зависит от температуры раздела фаз. Поэтому для сравнения текстурных параметров (удельная поверхность, объем микропор, общий объем пор, распределение пор по размерам) на разных образцах имеет смысл фиксировать температуру адсорбции. Зависимость величины адсорбции от давления газа-адсорбата при постоянной температуре раздела фаз – изотерма адсорбции. По оси абсцисс такой зависимости откладывают давление газа-адсорбата, чаще всего выраженное в относительных единицах (абсолютное давление, отнесенное к давлению насыщенных паров, для азота P0= 760 мм. рт. ст.). По оси ординат откладывают абсолютное значение адсорбции, отнесенное к единице массы адсорбента: моль/г, ммоль/г, мкмоль/г или мл НТД/г (НТД – нормальные температура и давление: 00С, 760 мм. рт. ст.) В литературе приводятся десятки тысяч изотерм адсорбции, полученных для самых различных твердых тел. Тем не менее, большинство изотерм физической адсорбции можно отнести к одному из пяти типов, от I до V, по классификации, впервые предложенной С. Брунауэром, Л.Демингом, У.Демингом и Э.Теллером [4] (Рис. 1.). Рис. 1. Пять типов изотерм адсорбции (I-V) по классификации Брунауэра, Деминга, Теллера и ступенчатая изотерма (VI) Для первого типа рост величины физической адсорбции прекращается уже при малых или средних относительных давлениях, возрастание химической адсорбции обычно становится столь малым, что во многих случаях оно едва превышает ошибки экспериментальных измерений. Такая форма изотермы для обоих видов адсорбции имеет принципиально различную природу. Для физической адсорбции она обусловлена полным заполнением микропор и может соответствовать более чем монослойному покрытию; для химической адсорбции – завершением образования монослоя. II тип изотерм соответствует полимолекулярной адсорбции. При увеличении давления изотерма асимптотически приближается к прямой P/P0=1. В начальной ее части изотерма имеет выпуклую форму, так как взаимодействие адсорбата с адсорбентом достаточно велико. Если энергия взаимодействия мала, то адсорбция на непористых адсорбентах описывается III типом изотермы вогнутой формы. IV и V типы аналогичны II и III типам по форме их начального участка, однако в средней части они имеют так называемый сорбционный гистерезис, нижняя ветвь которого соответствует величинам адсорбции, полученным при возрастании давления, верхняя ветвь – при уменьшении давления. Кроме того, при приближении прямой P/P0=1 величина адсорбции перестает возрастать, и изотерма подходит к этой прямой под некоторым конечным углом. Обе эти особенности связаны с наличием пор в адсорбенте. В дополнение к этим пяти типам С. Грег и К. Синг [5] предложили выделить VI тип изотерм, имеющих ступенчатую форму (Рис 1.). Они получаются обычно для непористых адсорбентов с энергетически однородной поверхностью. жүктеу/скачать 0.51 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|