Эмпирическое уравнение адсорбции Фрейндлиха

Представления, развитые Лэнгмюром, в значительной степени идеализируют и упрощают действительную картину адсорбции. На самом деле поверхность большинства адсорбентов неоднородна, молекулы адсорбата взаимодействуют друг с другом на поверхности адсорбента, и адсорбция часто не заканчивается образованием мономолекулярного слоя. В этом случае уравнение изотермы адсорбции усложняется.

Фрейндлих предположил, что масса адсорбированного газа, приходящаяся на единицу массы адсорбента должна быть пропорциональна его равновесному давлению, возведенному в какую-то дробную степень. Другими словами, чем выше давление или чем больше концентрация растворенного вещества, тем больше вещества будет адсорбироваться на поверхности, однако пропорциональность должна носить не прямой, а степенной характер.

Эмпирическое уравнение Фрейндлиха для адсорбции имеет вид:

, (3.16)

где А – удельная адсорбция; р – равновесное давление; b и n – константы, определяемые опытным путем.

Константа b по своему физическому смыслу – значение адсорбции при равновесной концентрации адсорбата, равной единице (при С = 1, А = b). Эта константа для различных адсорбционных систем изменяется в пределах 2÷2,5. Показатель 1 /n характеризует степень отклонения изотермы адсорбции от прямой линии (1 /n ≈ 0,2–0,7).

Константы уравнения Фрейндлиха из опытных данных определяют графически. Для этого уравнение (3.16) логарифмируют:

Рис. 3.8. Изотерма адсорбции в координатах линейной формы уравнения Фрейндлиха

. (3.17) Строят линейную зависимость в координатах lg A –l g p. Экстраполяция зависимости до оси ординат дает отрезок, равный lg b, тангенс угла наклона прямой равен: . (3.18)