Лако-красочные материалы — производство

Как уже было указано, физическая адсорбция является экзо­термическим процессом. Количество тепла, выделяющегося при адсорбции, можно измерить с помощью либо изотермического, либо адиабатического калориметра. При использовании изотермического калориметра выделившаяся теплота адсорбции определяется, — на­пример, по количеству льда, превратившегося в воду. Температура системы при этом остается постоянной, и теплота расходуется исключительно на фазовое превращение. При использовании адиа­батического калориметра количество выделившегося тепла опре­деляется по повышению температуры в калориметре. Следует
заметить, что экспериментально определенные с помощью калори­метра значения теплоты адсорбции часто недостаточно точны. Причина этого заключается в том, что адсорбция, а следовательно, и выделение тепла растягиваются на очень длительный промежу­ток времени. Последнее неизбежно приводит к потерям тепла.

Различают два способа выражения теплоты адсорбции — ин­тегральную и дифференциальную. Рассмотрим эти два понятия несколько подробнее.

Интегральная теплота адсорбции <7,шт представляет собой об­щее количество выделившегося при адсорбции тепла, отнесенное к 1 г адсорбента. Очевидно

Д Btn=Q/m (IV, 26)

Где Q — общее количество выделившегося тепла, кал; т — масса адсорбента, г.

Единицами измерения интегральной теплоты адсорбции в со­ответствии с уравнением (IV, 26) являются кал/г (адсорбента),

На первый взгляд может показаться, что теплота <7ИНТ должна быть прямо пропорциональна количеству адсорбированного веще­ства а. Однако на самом деле этого нет (рис. IV, 12).. Это объяс­няется тем, что в начале процесса газ адсорбируется на наиболее активных центрах с максимальным тепловым эффектом, а в конце процесса вступают в действие менее активные центры, при адсорб­ции на которых выделяется сравнительно мало тепла.

Дифференциальная теплота адсорбции Допустим, что к дан­ному моменту адсорбировалось на поверхности адсорбента п мо­лей адсорбтива и при этом выделилось Q калорий тепла. Допу­стим далее, что после этого адсорбировалось при той же темпера­туре еще дополнительно Dn молей адсорбтива и выделилось DQ Калорий тепла. Дифференциальная теплота адсорбции <7диф пред­ставляет собой отношение этого дополнительно выделившегося
тепла к дополнительно адсорбированному количеству адсорбтива, т. е.

<7диф = DQ/Dn (IV, 27)

Иными словами, дифференциальной теплотой адсорбции назы­вается тепло, выделившееся при дополнительной адсорбции малого количества адсорбтива и пересчитанное на 1 его моль. Единицами измерения дифференциальной теплоты адсорбции в соответствии с уравнением (IV, 27) являются кал/моль (адсорбтива).

Зависимость дифференциальной теплоты адсорбции от количе­ства адсорбированного вещества можно схематически выразить графиком, изображенным на рис. IV, 13. Дифференциальная теп­лота адсорбции уменьшается в ходе процесса вследствие того, что молекулы адоорбтива, по мере насыщения наиболее активных цен­тров, адсорбируются все менее и менее активными участками по­верхности.

Исследование теплот адсорбции различных газов разными по­верхностями внесло большой вклад как в понимание природы адсорбционных процессов и явлений гетерогенного катализа, так и в решение ряда практических задач, например при подборе ка­тализаторов.