Теория полимолекулярной адсорбции БЭТ
Недостатки предыдущих теорий привели к попыткам обобщить представления Ленгмюра и Поляни и описать изотермы различной формы одним уравнением.
Обобщенная теория адсорбции была развита Брунауэром, Эмметом и Теллером в 1935–1940 гг. применительно к адсорбции паров. Она получила название теории БЭТ по первым буквам фамилий авторов.
Основные положения:
1. адсорбция осуществляется под действием физических сил Ван-дер-Ваальса;
2. нескомпенсированная поверхностная энергия неравномерно распределена по поверхности адсорбента. На ней имеются равноценные в энергетическом отношении АЦ (рис. 7, *) с большой концентрацией энергии;
3. молекулы (частицы) адсорбата занимают все активные центры поверхности адсорбента, образуя первый адсорбционный слой (●). В большинстве случаев мономолекулярный слой не компенсирует полностью избыточную поверхностную энергию, поэтому каждая молекула первого слоя представляет собой возможный АЦ для дальнейшей адсорбции, что приводит к образованию второго, третьего и т.д. слоев адсорбата (○);
4. АЦ адсорбента работают автономно;
5. взаимодействием соседних молекул адсорбата в рамках одного слоя пренебрегают;
6. адсорбция локализована;
7. устанавливается динамическое равновесие:
Адсорбция ↔ Десорбция.
8. 
.
Теория БЭТ удовлетворительно описывает характер S-образной изотермы адсорбции (рис. 8). По мере увеличения давления пара до 
образуется мономолекулярный слой, а затем последующие адсорбционные слои, при этом количество АЦ уменьшается. При давлении равном давлению насыщенного пара 
происходит объемная конденсация пара, что приводит к резкому увеличению адсорбции. При образовании мономолекулярного слоя выделяется значительное количество теплоты, равное теплоте адсорбции. Тепловой эффект образования последующих адсорбционных слоев значительно меньше и примерно равен теплоте конденсации пара.
|
|
|
Изложенные представления позволили вывести уравнение изотермы адсорбции газов и паров, которое называют уравнением полимолекулярной адсорбции БЭТ:
, (19)
где 
– количество адсорбата, необходимое для образования первого слоя;
– относительное давление пара;
– константа равновесия полимолекулярной адсорбции:
,
– константа адсорбционного равновесия для первого слоя;
– константа равновесия процесса конденсации пара;
,
– дифференциальная теплота адсорбции;
– теплота конденсации.
Уравнение полимолекулярной адсорбции БЭТ справедливо только для адсорбции газов и паров на твердой поверхности. Согласие с теорией тем больше, чем больше константа по сравнению с константой , т.е. чем больше чистая теплота адсорбции. Уравнение изотермы теории БЭТ дает хорошие результаты в области относительных давлений 
. При 
вносит искажение в получаемый результат неоднородность поверхности, а при 
сказывается взаимодействие между молекулами адсорбата.
|
|
|
При малых относительных давлениях (
или 
) уравнение БЭТ превращается в уравнение мономолекулярной адсорбции Ленгмюра (16):
,
где 
.
Таким образом, уравнение теории БЭТ описывает S-образную изотерму адсорбции, а теория Ленгмюра является частным случаем теории БЭТ.
Несмотря на ряд недостатков, теория БЭТ является в настоящее время лучшей и наиболее полезной теорией физической адсорбции.
Дата добавления: 2015-12-18; просмотров: 95; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!