2015-05-13
491
Одно из первых уравнений адсорбции было предложено Ленгмюром. Оно получено при введении ряда допущений: адсорбция локализована на активных центрах, равноценных в энергетическом отношении; на каждом активном центре может адсорбироваться только одна молекула; взаимодействие адсорбированных молекул друг с другом не происходит. Степень заполнения поверхности адсорбента выражают как отношение адсорбционной способности при равновесном давлении р* к предельной адсорбционной способности Ам, соответствующей полному заполнению всех активных центров. Уравнение адсорбции Ленгмюра имеет вид:
. (1.9)
Оно охватывает широкий интервал давлений, но в начальной области изотермы bp* << 1 и уравнение принимает вид:
. (1.10)
На начальном участке изотермы уравнение Ленгмюра идентично уравнению Генри для растворимости газов: адсорбционная способность возрастает прямо пропорционально давлению. При больших давлениях bp* >> 1, происходит заполнение поверхности адсорбента монослоем молекул, и изотерма становится параллельной оси абсцисс:
. (1.11)
Уравнение Ленгмюра представляют в форме:
. (1.12)
Линейность изотерм в координатах уравнения (1.12) (р / А)- р является обязательным условием при доказательстве правомерности применения теории мономолекулярной адсорбции для конкретной системы (рис. 1.3).
Ам рассматривают как емкость монослоя, которая пропорциональна удельной поверхности адсорбента. По емкости монослоя вычисляют удельную поверхность адсорбента:
, (1.13)
где NА – число Авогадро; wм – площадь, занимаемая молекулой адсорбата в плотном слое на поверхности адсорбента.
Уравнение Ленгмюра как основа для определения поверхности может быть использовано только в системах, в которых поглощение компонентов не сопровождается полимолекулярной адсорбцией, адсорбцией в микропорах и капиллярной конденсацией. Такое условие соблюдается при адсорбции газов при температурах выше критической на непористых или крупнопористых адсорбентах. На практике уравнение Ленгмюра применяют при описании поглощения газовых примесей при низких концентрациях.
