Читайте также:
|
Адсорбция на переходнопористых телах происходить в основном по механизму капиллярной конденсации. Капиллярная конденсация начинает проявляться при определенной степени заполнения адсорбента или при определенном значении давления пара, характерном для данной системы.
С увеличением давления газа или пара конденсация происходит и в более крупных порах, радиус мениска жидкости к в которых находится в соответствии с уравнением капиллярной конденсации Кельвина (отрицательная кривизна):
При смачивании, обеспечивающем отрицательную кривизну мениска конденсата p/ps<1.
из этого следует, что адсорбционный потенциал в теории капиллярной конденсации принимается равным капиллярному потенциалу.
Только при полном смачивании радиус мениска можно приравнять радиусу поры, в общем же случае rп=rcosθ, где θ – угол смачивания.
Для адсорбентов с переходными порами характерна изотерма адсорбции с петлей капиллярно-конденсированного гистерезиса.
Изотерма адсорбции при капиллярной конденсации: 1 – кривая адсорбции, 2 – кривая десорбции.
Пористая структура адсорбента разнообразная: конусообразная, цилиндрическая с одним открытым концом и цилиндрическая с двумя открытыми концами.
Виды пор и соответствующие им изотермы адсорбции. А – конусообразная пора, б – цилиндрическая пора с одним открытым концом, в – цилиндрическая пора с двумя открытыми концами.
Конденсация в конусообразных порах начинается со дна пор, где кривизна наибольшая. По мере заполнения поры радиус мениска увеличивается, поэтому для дальнейшего заполнения поры необходимо увеличивать давление. Процесс десорбции идет в обратном направлении. В цилиндрических порах с одним открытым концом конденсация начинается со дна пор, где кривизна сферическая и поэтому наибольшая.
Пора заполняется целиком при определенном постоянном радиусе мениска. Капиллярная конденсация также в этих порах происходит обратимо. Если у цилиндрической поры оба конца открытые, то заполнение поры происходит при большом давлении пара в соответствии с соотношением:
Конденсация на стенках цилиндрической поры приводит к уменьшению диаметра поры, что вызывает ее мгновенное заполнение при давлении, отвечающем началу конденсации. На концах поры образуются сферические мениски жидкости. Десорбция может начаться только при давлении, соответствующем радиусам кривизны этих менисков. Т.о. опорожнение капилляра происходит при меньшем давлении. Чем его заполнение. Этим объясняется появление петли капиллярно-конденсационного гестерезиса.
Метод расчета функций распределения частиц (пор) по размерам заключается в построении интегральных и дифференциальных кривых распределения.
Для пористых тел принято характеризовать распределение пор по их радиусам, поэтому интегральная кривая распределения выражает зависимость общего объема пор от их радиуса: Vп=f(rп).
Дифференциал от общего объема пор, или объем пор, имеющих радиус в пределах от rп до rп+drп, равен dVп=f’(rп)drп.
Интегрированием этой функции в пределах от rп=0 до rп=∞ находят общий объем пор V0 в данной пробе или в единице массы пористого тела. При построении кривых распределения часто этот объем принимают за единицу или за 100%:
Если же интегрирование проводят в пределах от rп1 до rп2, то получают объем пор данной функции, или долю от общего объема, приходящуюся на эту фракцию:
Другой функцией распределения для данного пористого тела является зависимость f’(rп) или dVп/drп от rп, которая называется дифференциальной кривой распределения. Для получения кривых распределения по методу капиллярной конденсации используют десорбционную ветвь изотерма адсорбции. Каждой точке кривой соответствуют определенные величины адсорбции А и относительного давления пара р/рs.
Vп=АVм
Rп=r+tадс
tадс=АнпVм/Sуд
где Анп – величина адсорбции на непористом адсорбенте при соответствующем давлении, Sуд – удельная поверхность непористого адсорбента.
Зная Vп и rп строят интегральную кривую распределения и дифференциальную кривую распределения.
Дата добавления: 2015-09-11; просмотров: 180 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |