Лако-красочные материалы — производство

Скорость физической адсорбции на непористых адсорбентах обычно весьма велика, и поэтому часто ее измерить очень сложно. Во многих случаях адсорбционное равновесие достигается за 10— 20 с, причем 90—95% адсорбтива связываются адсорбентом уже за 1—2 с. Практически принимают, что скорость адсорбции опре­деляется скоростью, с которой адсорбтив достигает поверхности адсорбента, т. е. скоростью диффузии.

Причину наблюдающейся иногда замедленной физической ад­сорбции следует искать в строении адсорбента. Адсорбенты часто являются пористыми, и проникновение молекул адсорбтива в поры требует иногда длительного времени. Иногда причина замедленной адсорбции заключается в том, что физическая адсорбция сопро­вождается хемосорбцией, требующей более длительного времени. Наконец, причиной замедленной адсорбции может быть присут­ствие на поверхности адсорбента адсорбированного воздуха или паров воды.

Типичные кинетические кривые адсорбции изображены на рис. IV, 14. Форма этих кривых имеет то же объяснение, что и форма изотермы адсорбции. Вначале величина адсорбции практи­чески пропорциональна времени, так как поверхность адсорбента свободна от адсорбтива. После установления равновесия адсорб­ции последняя перестает зависеть от времени и соответствующие участки кривых идут почти параллельно оси времени.

Уравнение скорости адсорбции обычно имеет вид:

Da/dr = K (аравн — Ах) (I V, 27)

Где аРавв — количество адсорбврованного вещества, отвечающее адсорбционному равновесию при данных условиях; ах—количество вещества, адсорбированного ко времени т; K — константа уравнения.

Физический смысл этого уравнения вполне понятен: чем ближе система к равновесию или чем больше насыщенность поверхности, характеризуемая множителем (аравн — dx), тем медленнее идет адсорбция. Константа K зависит от размера адсорбирующей по­верхности и от коэффициента диффузии адсорбтива.

Иногда в качестве уравнения скорости адсорбции принимают параболическое уравнение, напоминающее по виду уравнение Фрейндлиха:

A = K т1/п (IV, 28)

Недостатки этого уравнения те же, что и уравнения Фрейндлиха.

Экспериментально скорость адсорбции исследуют либо путем определения в намеченные моменты времени количества газа, оставшегося в системе еще не адсорбированным, либо по привесу

Адсорбента. Особенно широкое при­менение для исследования кинети­ки адсорбции получили весы Мак — Бена, представляющие собой мини­атюрную чашечку, подвешенную на очень чувствительной пружинке. На чашечку кладут кусочек адсорбен­та и пружинку вместе с чашечкой помещают в сосуд с адсорбтивом, В результате адсорбции масса это­го кусочка возрастает, и растяже­ние пружинки соответственно уве­личивается. По растяжению заранее откалиброванной пружинки во вре­мени можно судить о кинетике ад­сорбции количества адсорбирован­ного вещества.

Интересно влияние температуры на скорость адсорбции. С по­вышением температуры скорость адсорбции возрастает, так как нагревание всегда способствует ускорению установления равнове­сия в системе. С другой стороны, при повышении температуры ад­сорбция, отвечающая равновесному состоянию, падает. Таким об­разом, кинетические кривые адсорбции при разных температурах должны пересекать друг друга, как это и показано на рис. IV, 14.

Температурный коэффициент скорости физической адсорбции невелик. Это связано с тем, что энергия активации физической ад­сорбции близка к нулю, и ускорение адсорбции с повышением тем­пературы обусловлено, главным образом, только увеличением ско­рости подвода адсорбтива к поверхности адсорбента в результате роста скорости диффузии. При хемосорбции температурный коэф­фициент скорости адсорбции имеет тот же порядок, что и при хи­
мических процессах, так как энергия активации хемосорбции до­статочно велика и температура значительно ускоряет химическое взаимодействие.