3.2. Полимолекулярная адсорбция

Теория полимолекулярной адсорбции была развита в работах Брунауэра, Эммета и Теллера (БЭТ). В основе этой теории лежит распространение обобщенных представлений локализованного монослоя на полислойную адсорбцию. В теории БЭТ используется предпосылка, что молекулы каждого предыдущего адсорбционного слоя служат активными центрами при образовании последующих слоев. Это предполагает, что емкость каждого слоя одинакова. Считается, что силами взаимодействия между молекулами в каждом адсорбционном слое можно пренебречь (отсутствие латеральных взаимодействий), а молекулы каждого адсорбционного слоя локализованы. Полагается, что адсорбционный потенциал в первом адсорбционном слое значительно выше, чем в других слоях, а начиная со второго адсорбционного слоя он сопоставим с энергией конденсации. Существуют такие адсорбенты, на которых формируются такие адсорбционные слои, энергия взаимодействия в которых для всех слоев одинакова. Уравнение изотермы полимолекулярной адсорбции имеет вид

(3.6)

где константа С равна отношению константы равновесия в первом адсорбционном слое к константе равновесия в любом слое, начиная со второго, которая считается равной константе процесса конденсации , Г_m - емкость любого адсорбционного слоя, P_s- давление насыщенного пара над плоской поверхностью.

Уравнение (3.6) известно как простая форма изотермы адсорбции БЭТ. Это уравнение может быть представлено в линейной форме. Обозначим для упрощения Р/Р_S=Х и разделим на X обе части уравнения (3.6):

. (3.7)

В такой форме график зависимости должен давать прямую с наклоном и отрезком, отсекающим на оси ординат. Решение двух численных уравнений позволяет определить постоянную уравненияС, предел адсорбции Г_m в любом монослое и рассчитать удельную активную поверхность.

3.3. Адсорбция на пористых адсорбентах Классификация пор

Существует много типов пористых систем. И в различных образцах, и в одном и том же образце отдельные поры могут значительно различаться как по форме, так и по размеру. Особый интерес во многих случаях может представлять поперечный размер пор, например, диаметр цилиндрических пор или расстояние между стенками щелевидных пор. Удобную классификацию пор по размерам предложил М. М. Дубинин. В настоящее время эта классификация официально принята Международным союзом по теоретической и прикладной химии (IUРАС). В соответствии с этой классификацией поры делятся на виды по размерам: микропоры (<2 нм); мезопоры (250 нм); макропоры (>50 нм).

Эта классификация основана на следующем принципе: каждый интервал размеров пор соответствует характерным адсорбционным свойствам, находящим свое выражение в изотермах адсорбции. В микропорах благодаря близости стенок пор потенциал взаимодействия с адсорбированными молекулами значительно больше, чем в более широких порах, и величина адсорбции при заданном относительном давлении соответственно также больше. В мезопорах происходит капиллярная конденсация на изотермах наблюдается характерная петля гистерезиса. Макропоры настолько широки, что для них невозможно детально изучить изотерму адсорбции. Поэтому такие пористые тела изучают методом ртутной порометрии  определяют то давление, которое необходимо для заполнения этих пор ртутью.