Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Существенное отличие адсорбции веществ из раствора от адсорбции из газовой фазы заключается в конкуренции между растворенным веществом и растворителем за возможность взаимодействовать с адсорбционными центрами на поверхности твердого адсорбента. Молекулярная адсорбция зависит от следующих факторов: 1) природы адсорбента; 2) природы растворителя; 3) природы поглощаемого вещества (адсорбата); 4) концентрации раствора; 5) температуры.
1. Влияние природы адсорбента на процесс молекулярной адсорбции из раствора определяется, как и в случае адсорбции газов, удельной поверхностью адсорбента и его сродством к поглощаемому веществу. Гидрофильные адсорбенты (силикагель, глины, пористые стекла) хорошо поглощают полярные вещества, а гидрофобные (сажа, активированный уголь) - неполярные вещества.
2. Природа растворителя должна сильно отличаться от природы растворенного вещества и природы адсорбента. Только в этом случае адсорбция вещества из раствора будет эффективной. Другими словами:
Чем хуже данный растворитель смачивает поверхность адсорбента и чем хуже растворяет вещество, тем лучше будет происходить адсорбция растворенного вещества.
3. Влияние природы поглощаемого вещества определяется несколькими правилами. Во-первых, правилом "подобное взаимодействует с подобным", которое указывает на необходимость сродства между адсорбируемым веществом и адсорбентом.
Во-вторых, правилом Н. А. Шилова:
Чем больше растворимость вещества в данном растворителе, тем хуже оно адсорбируется на поверхности твердого адсорбента.
Это происходит из-за конкурентного характера молекулярной адсорбции из раствора, где концентрация растворителя всегда значительно больше, чем вещества в растворе. Поэтому из лиофильной системы прежде всего будет адсорбироваться растворитель, а не растворенное вещество.
В-третьих, правилом выравнивания полярностей контактирующих фаз, сформулированным П. А. Ребиндером:
На поверхности раздела фаз прежде всего адсорбируются те вещества, при адсорбции которых происходит выравнивание полярностей соприкасающихся фаз, причем с увеличением разности полярности фаз способность к адсорбции этих веществ возрастает.
Поэтому эффективней всего адсорбируются вещества, молекулы которых дифильны, т. е. в их структуре четко выражено присутствие двух фрагментов: полярного (гидрофильного) и неполярного (гидрофобного). Дифильные молекулы принято изображать в виде "головастика" , в котором "головка" соответствует полярной группе, а "хвост" — гидрофобному фрагменту. При наличии в растворе вещества, молекулы которого дифильны, будет происходить их эффективная адсорбция на твердом адсорбенте с самопроизвольной четкой ориентацией их молекул на границе раздела, выравнивающей полярности фаз (рис. 26.5). Полярный фрагмент всегда обращен к полярной (гидрофильной) фазе - к воде, силикагелю, а неполярный фрагмент - к неполярной (гидрофобной) фазе - активированному углю, маслу.
Рис. 26.5. Ориентация дифильных молекул на поверхности адсорбента
4. Влияние концентрации растворенного вещества на процесс его адсорбции из раствора при постоянной температуре также описывается уравнением Ленгмюра.
5. При повышении температуры адсорбция веществ из растворов обычно уменьшается. Причинами этого являются ослабление взаимодействия между поглощаемым веществом и адсорбентом, а также улучшение растворимости вещества в растворителе.
Молекулярная адсорбция из растворов на твердом адсорбенте широко используется в медицинской практике. Так, при отравлениях применяется активированный уголь, способный адсорбировать газы, алкалоиды, барбитураты, токсины из пищеварительной системы. Одна таблетка активированного угля массой 0,25 г имеет адсорбционную поверхность около 100 м2. В настоящее время при острых отравлениях активированный уголь обычно вводят в желудок. С его помощью осуществляют также сорбционную детоксикацию крови и лимфы больного путем перфузии (пропуская их через активированный уголь). При гемоилимфосорбции биологические системы очищаются от барбитуратов, дихлорэтана, фосфорорганических соединений, алкалоидов и токсинов. Однако активированный уголь необходимо импрегнировать, чтобы он не адсорбировал белки и форменные элементы крови и был совместим с кровью. В санитарно-гигиенической практике молекулярная адсорбция используется для очистки питьевой воды и сточных вод промышленных предприятий. Фильтрующие адсорбенты на основе природных глин широко используются в пищевой промышленности для очистки пищевых растворов, сиропов, соков и растительных масел.
Дата публикования: 2014-10-16; Прочитано: 9020 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!