Сорбционные процессы

экзотермичный
и ее 
протекание всегда сопровождается выделением тепла. 

---

6 
1.2.Промышленные адсорбенты. Математическое описание 
равновесной адсорбции паров 
1.2.1.Природа адсорбции и пористая структура адсорбентов 
Все тела, имеющие поверхность – адсорбенты. Адсорбция (задерживание, 
концентрирование) молекул объемной фазы в твердом теле происходит из-за
того, что у молекул поверхности отсутствуют родственные соседи и они 
взаимодействуют с молекулами сопряженной объемной фазы. Силы 
молекулярного взаимодействия при адсорбции подобны силам, которыми 
обусловлена конденсация паров. Они носят название 
физических, или ван-
дер-ваальсовых сил. 
Различают два типа ван-дер-ваальсовых сил: 
неспецифические и 
специфические. 
Силы первого типа называют также 
дисперсионными.
Их 
существование и величина связана с молекулярной массой, участвующего во 
взаимодействии вещества и, чем она выше, тем, как правило, вещество легче 
конденсируется и сильнее адсорбируется.
Специфические силы – это силы электростатической природы. Они 
проявляются в тех случаях, когда фрагмент поверхности твердого тела и 
молекулы объемной фаза имеют локально сосредоточенные электрические 
заряды. Проявления этого вида взаимодействий будут рассмотрены на 
примере конкретных адсорбентов. Из двух рассмотренных выше видов 
взаимодействий более сильными, как правило, являются неспецифические 
(дисперсионные) силы.
Ван-дер-ваальсовы силы, конечно, не единственный вид взаимодействия. 
Кроме них, существуют силы химические. В соответствие с типом сил 
различают адсорбцию физическую и химическую. В этом пособии мы будем 
говорить только о физической адсорбции. Она обусловлена сравнительно 
слабыми силами взаимодействия, и самопроизвольно образовавшуюся 
адсорбированную фазу легко разрушить, что является одним из условий 
осуществимости адсорбционного процесса.
Итак, все тела, имеющие поверхность, - адсорбенты. 
Промышленные 
адсорбенты 
– это твердые тела имеющие высокоразвитую поверхность. 
Необходимость развития поверхности для получения высоких величин 
адсорбции вытекает уже из вида уравнения (1.1). Согласно ему, величина 
адсорбции (Х) прямо пропорциональна (Х
m
) – предельной величине 
адсорбции, которая обусловлена размером поверхности твердого тела. Мерой 
развитости поверхности является – 
удельная поверхность
, или поверхность, 
приходящаяся на единицу массы твердого тела (размерность: м
2
/г), а 
способом ее развития – придание адсорбенту пористой структуры. 
Промышленные адсорбенты – это твердые тела с развитой 
пористой 
структурой.
Непористый кубик с размером ребра 1 см, изготовленный из 
материала с плотностью 2 г/см
3
, имеет удельную поверхность 3.10
-4 
м
2
/г. 
Удельная поверхность промышленного адсорбента часто превышает 10
3
м
2
/г. 

---

7 
Это означает, что определяющий линейный размер пор в твердом теле, 
который является размером пор, на семь порядков меньше, чем ребро кубика. 
Он, следовательно, по порядку величин составляет 1 нм. Поры таких и более 
мелких размеров называют 
микропорами 
и мы получили существенное 
уточнение в определении промышленного адсорбента: это адсорбент, 
который имеет развитую микропористость.
Адсорбция в микропорах имеет ряд отличий от адсорбции на плоской 
поверхности, Характерные размеры микропор, верхняя граница которых 
составляет 1 – 1,5 нм, настолько малы, что молекула адсорбата в микропоре 
находится в некотором специфическом пространстве, в поле сил, 
образованных стенками поры. Энергия взаимодействия стенок поры и 
находящейся в ней молекулы, следовательно, велика. Адсорбция происходит 
при низком содержании адсорбата в объемной фазе. Микропоры адсорбента 
заполняются полностью, или, как говорят, объемно. Плотность адсорбата в 
порах, если им является пар, близка к плотности обычной жидкости. Эти 
особенности адсорбции в микропорах твердого тела учитывает