На головну

 екстракція елементів |  Загальна характеристика методу |  Екстракція в апараті Сокслета |  Ультразвукова екстракція і екстракція в мікрохвильовому полі |  Екстракція в субкритичних умовах |  Екстракція субкритичного водою |  Загальна характеристика методу |  Надкритична флюидная екстракція з твердої матриці |  Пряма надкритична флюидная екстракція з водних розчинів |  Способи збору і аналізу екстракту після сверхкритической флюидной екстракції |

Загальна характеристика методів

  1.  I. Загальна (абсолютна) економічна ефективність КВ.
  2.  I. Загальна характеристика та класифікація вуглеводів
  3.  I. Загальна характеристика роботи
  4.  II.1 Загальна оцінка
  5.  III. ЗАГАЛЬНА ІЛЮСТРАЦІЯ: бавовняну кризу 1861-1865 ГОДОВПРЕДШЕСТВУЮЩІЙ ПЕРІОД 1845-1860 РОКІВ
  6.  III. Загальна характеристика нуклеїнових кислот
  7.  III. Характеристика підготовки за фахом

(Питання 21). Сорбція являє собою складний гетерогенний процес, що включає перенесення речовини до поверхні сорбенту з газу або рідини, його дифузію в поверхневому шарі, порах і безпосередньо в фазі сорбенту, а також різні види взаємодій сорбат-сорбент. (Питання 22). Речовина поглинається й утримується в фазі сорбенту за рахунок нековалентних взаємодій різних типів (диполь-дипольних, іон-дипольних, іон-іонних, гідрофобних, з утворенням водневих зв'язків), іонного обміну або реакцій комплексоутворення. Розрізняють адсорбцію (поглинання речовини поверхнею твердого сорбенту), абсорбцію (поглинання речовини всім об'ємом сорбенту), хемосорбцію (поглинання з утворенням хімічних сполук) і капілярну конденсацію (освіта рідкої фази в порах і капілярах твердого сорбенту при поглинанні парів).

При адсорбції речовина концентрується на поверхні розділу фаз під дією молекулярних сил поверхні адсорбенту. (Питання 21). система включає адсорбент - Речовина з розвиненою питомою поверхнею і адсорбат - Речовина, молекули якого поглинаються. Для опису адсорбційних процесів знаходять застосування емпіричні рівняння Генрі, Ленгмюра, Фрейндліха і інші, що зв'язують (Питання 23). кількість адсорбованого речовини (А) і рівноважну концентрацію речовини в розчині чи газоподібної фазі (с). Графічна залежність cs=f(C) називається ізотермою сорбції. Кожна сорбционная система адсорбент- мікрокомпонент - розчин характеризується своєю изотермой, що є основною характеристикою адсорбційної здатності поглинача. Виходячи з форми початкового ділянки цих залежностей були виділені чотири характерні класу ізотерм (рис. 8).

Мал. 8. Класифікація форм ізотерм сорбції.

Початкова ділянка ізотерм S класу вигнутий щодо осі концентрацій, після чого слід точка перегину, що і надає изотерме характерну S-образну форму. Клас L (клас Ленгмюра) є найбільш загальним; на початковій ділянці ізотерми цього класу увігнуті щодо осі концентрацій. Ізотерми класу H спостерігаються при надзвичайно сильною адсорбції і дуже низьких концентраціях; вони перетинаються з віссю ординат. Ізотерми класу C мають початковий лінійний ділянку, що вказує на постійний розподіл розчиненого речовини між розчином і сорбентом; такі ізотерми зазвичай отримують при сорбції на мікропористих сорбентах. Після досягнення певної рівноважної концентрації на ізотермах спостерігається плато (гранична сорбція), що свідчить про заповнення всіх сорбційних центрів поверхні сорбенту.

Аналіз різних типів ізотерм дозволяє отримати інформацію про механізм адсорбції. Так, якщо взаємодія між адсорбентом і адсорбованими молекулами велике, а між адсорбованими молекулами зневажливо мало, адсорбція описується изотермами типу L або H. Якщо сила взаємодії між адсорбованими молекулами більше сили взаємодії між розчиненим речовиною і адсорбентом, адсорбція описується ізотермою S-типу. В цьому випадку молекули розчиненої речовини розташовуються на поверхні у вигляді ланцюгів або кластерів; такому їхньому положенню сприяє сильна адсорбція розчинника. Ізотерми H-типу спостерігаються в тих випадках, коли адсорбція супроводжується утворенням хімічних сполук. Як вже зазначалося вище, ізотерма типу C характерна для адсорбції на мікропористих адсорбентах і відповідає таким умовам, при яких число адсорбційних центрів залишається постійним в широкому інтервалі концентрацій адсорбату. У ряді випадків при збільшенні концентрації адсорбату на ізотермах сорбції може спостерігатися подальше зростання і друге плато, що пов'язують зі зміною орієнтації молекул адсорбованого речовини або з утворенням другого шару.

Ефективність концентрування залежить не тільки від виду ізотерми адсорбції, але і від швидкості массобмена. Процес складається з трьох стадій: підведення адсорбируемого речовини до зовнішньої поверхні зерен сорбенту (зовнішня дифузія), проникнення молекул всередину зерен і пор сорбенту (внутрішня дифузія) і фіксація молекул на внутрішній поверхні пор сорбенту (власне акт адсорбції). Стадія адсорбції найбільш швидка; вплив зовнішнього і внутрішнього дифузії залежить від умов проведення процесу і природи компонентів системи. У більшості випадків сумарна швидкість адсорбції визначається перенесенням речовини до внутрішньої поверхні пор.

Для кількісної оцінки сорбції використовують вилучення, коефіцієнт розподілу і ємність сорбенту. Коефіцієнт розподілу (D) речовини розраховують за формулою:

       
   
 (24)


Коефіцієнти розподілу речовини між рідкою фазою і твердим сорбентом в статичних умовах визначають так. Відоме кількість сорбенту поміщають в колбу, додають певний обсяг розчину, що містить певну кількість сорбуючого речовини, і струшують протягом часу, необхідного для досягнення рівноваги. Після поділу рідкої і твердої фаз відбирають аликвотную частина розчину і аналізують її. Концентрацію елемента в сорбенті знаходять по різниці.

Коефіцієнт розподілу пов'язаний зі ступенем вилучення (R,%) наступним співвідношенням:

       
   
 (25)


де V - об'єм проби, що аналізується, а m - маса сорбенту.

Під сорбційною ємністю (РЄ) розуміють загальну кількість іона або з'єднання, поглинене 1 г сорбенту. РЄ висловлюють в моль / г або мг-екв / г і розраховують за формулою: РЄ = (зо-з) · V/g |, де зо і з -концентрація сорбата в вихідному розчині і рівноважна концентрація сорбата (моль / л, мг-екв / л), V - об'єм розчину (л), g - маса сорбенту (г). Розрізняють максимальну РЄ, яку зазвичай визначають в статичних умовах, і ємність до проскакування або динамічну обмінну ємність.

(Питання 24).



 Сорбційні методи концентрування |  Способи здійснення сорбції
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати