По мере развития коллоидной и физической химии, для разрешения проблему установления механизмов адсорбции газов адсорбентами разрабатывались различные теории. Наиболее известными стали теория мономолекулярной адсорбции Ленгмюра, теория полимолекулярной адсорбции Поляни и теория полимолекулярной адсорбции БЭТ.

Однако эти теории (Ленгмюра и БЭТ) не применимы для описания процесса адсорбции микропористыми телами. Имеется в виду, конечно, не формальное применение уравнений, а главным образом получение правильных значений постоянных параметров уравнений, имеющих определенный физический смысл. В микропорах происходит объемное заполнение адсорбционного пространства, поэтому целесообразно принять за основной геометрический параметр пористого адсорбента не поверхность, а объем микропор[6].

М. Поляни же первым предложил одно из качественных решений уравнения равновесной адсорбции[4]

(2.0)

Сделал он это в потенциальной теории адсорбции. Согласно этой теории поверхность твердого тела создает потенциальное поле, сила которого максимальна около поверхности и постепенно убывает в сторону объемной фазы. Если молекула адсорбтива попадает в потенциальное поле, то она притягивается к поверхности, так что максимальная концентрация будет в поверхностном слое и постепенно убывает до концентрации в объемной фазе. При температурах ниже критической температуры адсорбтива в потенциальном поле концентрация последнего соответствует жидкому состоянию, а его давление станет равным давлению насыщенного пара Р0. Таким образом, потенциальное поле производит работу сжатия от парциального давления пара в объемной фазе Р до давления насыщенного пара Р0 Эту работу М. Поляни назвал адсорбционным потенциалом (ɛ). Максимальная работа процесса есть изменение энергии Гиббса с обратным знаком и для сжатия газа это будет

(2.1)

Каждому значению потенциала отвечает соответствующий объем адсорбционной пленки ω, который может быть определен но величине адсорбции и мольному объему жидкого адсорбата (V0), так как, по Поляни, сжимаемостью жидкости в потенциальном поле можно пренебречь:

(2.2)

С ростом парциального давления Р адсорбция растет, и при Р = Р0 достигает максимального значения a0. Зависимость относительной величины сорбции Ѳ = а/a0 от адсорбционного потенциала ɛ М. Поляни назвал характеристической кривой (рисунок 2.5). Эта кривая не зависит от температуры, т.е. измерив экспериментально Ѳ(ɛ) при одной температуре, можно предсказать величину сорбции при любой другой температуре.

Рисунок 2.2 Характеристическая кривая адсорбции

В дальнейшем оказалось, что это свойство характеристической кривой - температурная инвариантность - является приближенным свойством, однако вполне достаточно точным для инженерных расчетов. Но Теория М. Полняни имела ряд допущений, которые были предметом её критики[4]. Но на ее рациональной основе, обобщив большой экспериментальный материал, М. М. Дубининын с сотр. пришел к выводу о возможном использовании функции распределения Вейбула в качестве функции распределения адсорбционного объема по значению адсорбционного потенциала для описания адсорбции на микропористых адсорбентах. И им была развита одна из современных теорий адсорбции - теория объемного заполнения микропор (ТОЗМ)

Еще статьи по теме

Структура урбанизированных ландшафтов Беларуси
Ключевые слова: селитебные ландшафты, урболандшафты, антропогенные ландшафты, городские селитебные ландшафты, природно-социально-производственные системы, ландшафтная структура, возвышенные ландшафты, средневысотные ландшафты, низменные ла ...

Резервное складирование золошлаков Красноярской ТЭЦ-2
Золоотвалы являются звеном технологического цикла тепловых энергетических станций, работающих на твердом топливе, и предназначены для организованного складирования золошлаковых отходов. По своему функциональному назначению золоотвалы отно ...