Сорбция - это поглощение одного вещества другим.

Поглотитель - сорбент,

поглощаемое вещество - сорбат.

Если поглощение происходит только в поверхностном слое сорбента, т.е. происходит поверхностная сорбция, она называется адсорбцией.

Если же сорбат продиффундировал по всему объёму сорбента, т.е. если произошла объёмная сорбция, она называется абсорбцией.

По механизму протекания процесса сорбция подразделяется на:

• физическую,
• химическую.

При физической сорбции между сорбентом и сорбатом происходит только межмолекулярное взаимодействие, т.е. сцепление достаточно непрочное, и со временем начинается обратный процесс - процесс отдачи поглощённого вещества, и в конце концов устанавливается равенство скоростей обоих процессов:

Vадсорбции == Vдесорбции

При химической сорбции (хемосорбции) между сорбентом и сорбатом возникает химическое взаимодействие, в результате чего между ними образуется третье вещество, рис.2.

Рис.2

 

Химическая сорбция намного прочнее физической, десорбция самопроизвольно практически не происходит.

Ещё одно отличие между физической и химической сорбцией заключается в том, что при повышении температуры физическая сорбция уменьшается, а химическая увеличивается.

В чистом виде физическая и химическая сорбция встречаются редко, чаще всего сорбция включает элементы их обеих.

Адсорбция происходит на границе раздела следующих фаз:

• твёрдое тело – газ;
• твёрдое тело – раствор;
• раствор – газ.

 

Адсорбция на границе твёрдое тело – газ:

Г – величина адсорбции

,

где

х – количество адсорбата , к моль
S – площадь адсорбента, м².

В случае, если площадь адсорбента измерить трудно, то площадь его поверхности заменяют его массой

.

В данном случае (поглощение газа твёрдым адсорбентом) адсорбция является функцией температуры и газового давления.

Г= f (T, P)

Адсорбция происходит при постоянной температуре (T = const). Величина адсорбции является функцией аргумента Р:

Г = f (P)

Это равенство имеет графическое выражение, рис.3, которое называется изотермой адсорбции.

Рис.3

Участок прямой соответствует равновесному состоянию:

 

V адсорбции = V десорбции.

Существует уравнение Фрейндлиха, графическое выражение которого позволяет этот график представить в виде прямой:

Х = кP^1/n - уравнение Фрейндлиха

Х – количество адсорбата на 1 г адсорбента
к, 1/n - константы
Р – газовое давление, кПа.

Прологарифмируем это уравнение:

lg X = lg к + 1/n lg P, рис.4

 

Тангенс угла наклона прямой (tgλ) равняется величине 1/n. Отрезок, отсекаемый по оси х, равен величине lgк

Рис. 4