Адсорбция как частный случай сорбции. Адсорбция на границе жидкость – жидкость

Сорбцией (от лат. «sorbeo» - поглощаю, втягиваю) называют любой процесс поглощения одного вещества (сорбтива) другим (сорбентом), независимо от механизма поглощения.

Любой сорбционный процесс начинается с адсорбции на границе соприкасающихся фаз, которые могут быть жидкими, газообразными или твёрдыми.

В зависимости от механизма сорбции различают 4 вида сорбции:

адсорбция –изменение концентрации вещества на границе раздела фаз, происходит на любых межфазных поверхностях, адсорбируются любые вещества (поглощается – адсорбат (адсорбтив), поглощает - адсорбент).	абсорбция –явление поглощения одного вещества другим не только на поверхностном слое, но и в объеме сорбента (растворение газа в жидкости).	хемосорбция – поглощение одного вещества другим, которое сопровождается химической реакцией (аммиака или хлороводорода водой, поглощение углекислого газа оксидом кальция).	капиллярная конденсация – ожижение паров в микропористых сорбентах, происходит вследствие того, что давления паров под вогнутым мениском жидкости в смачиваемых ею узких капиллярах меньше, чем давление насыщенного пара над плоской поверхностью жидкости при той же температуре.

Процессы адсорбции в соответствии с типом взаимодействия адсорбата и адсорбента, классифицируют:

Физическаяадсорбция	Химическая адсорция обычно необратима, адсорбционные силы имеют химическую природу.
осуществляется за счет сил ВДВ и водородных связей, которые вызывают конденсацию газов. Адсорбтив стремится целиком занять всю поверхность адсорбента, но этому препятствует процесс, противоположный адсорбции, - десорбция, вызванный, как и диффузия, стремлением к равномерному распределению вещества вследствие теплового движения. Физическая адсорбция всегда обратима и малоспецифична. Теплота адсорбции составляет 2 – 8 ккал∙моль^-1 и соизмерима с теплотой конденсации. Повышение температуры уменьшает адсорбцию (экзотермичный процесс). Таковой является, например, адсорбция инертных газов на угле.
Хемосорбция	Обменная адсорбция -
осуществляется за счёт химических сил, десорбция протекает с большим трудом и часто вещество десорбируется химически изменённым. Часто физическая адсорбция предшествует химической – адсорбтив, адсорбированный поверхностно в результате физических сил, затем связывается с адсорбентом уже химическими силами. Теплота абсорбции достигает 200 ккал∙моль^-1, т.е. имеет порядок теплот химических реакций. Протекает хемосорбция обычно при сравнительно высоких температурах. Повышение температуры способствует адсорбции.	обмен ионов между двойным электрическим слоем адсорбента и средой. При обменной адсорбции адсорбент, поглощая определённое количество других ионов, выделяет одновременно в раствор эквивалентное количество других ионов того же знака, вытесненных с поверхности.

Адсорбция может протекать в двух случаях:

1. На поверхности жидкости, при этом возможные границы: ж – ж, ж – газ. Площадь поверхности в этом случае вычисляют легко и измеряют адсорбцию как [моль/м²].

2.На поверхности твердого тела. Возможные границы: ж – тв, ж – газ (противогаз). Для твердой адсорбции площадь раздела вычислить трудно, т.к. на поверхности твёрдого тела имеется большое количество пор, поэтому определяют количество адсорбированного вещества [моль/г], [л/г]. Адсорбент с развитой внутренней поверхностью характеризуется удельной поверхностью, т.е. поверхностью, приходящейся на 1г сорбента (активированный уголь, силикагель – аэрогель, обезвоженной кремневой кислоты).

Дисперсные системы характеризуются большой поверхностью раздела фаз и обладают значительной адсорбционной способностью. У пористых адсорбентов резко увеличивается площадь раздела фаз не только в результате дисперсности, но и за счёт площади самих пор. Например, S_{уд сах. пудры} = 0,5 м²/г, S_{уд акт угля} = 500 м²/г (одна таблетка активированного угля m = 0,25 г, S_{уд акт угля} = 125 м²). При очистке крови от токсических веществ применяется модифицированный альбумином, ацетатом целлюлозы активированный уголь. Общая поверхность эритроцитов человека достигает 3200м². Большое значение имеет адсорбция веществ на поверхности клеточных мембран, с помощью которых клетка взаимодействует с внеклеточной средой и осуществляет контакт с другими клетками.

Дата добавления: 2014-01-05