Структурные характеристики промышленных силикагелей

* V_s = V_ми + V_ме определяется по изотерме адсорбции.

которых имеют периферийные электроны, в энергию адсорбции помимо дисперсионного вклада вносят также вклад энергия электростатического притяжения и энергия взаимной поляризации молекул.

Наличие на поверхности силикагеля силанольных групп ≡Si-OH обусловливает образование водородных связей с молекулами адсорбата.

Молекулы алифатических углеводородов не имеют периферийных электронов и они сорбируются на силикагеле так же, как на активном угле: например, С₃Н₈>C₂H₆>CH₄. Но любое соединение, имеющее π-электроны, будет адсорбироваться на силикагеле лучше, чем алкан с тем же числом атомов углерода: C₂H₄>C₂H₆, С₃Н₆>C₃H₈.

Однако при большой разности в массе молекул преимущество при адсорбции на силикагеле будет у вещества, обладающего большей массой. При одной степени насыщенности и разной массе молекул на силикагеле будет преимущественно адсорбироваться более высокомолекулярный углеводород: С₃Н₆>C₂H₄.

Силикагели относятся к адсорбентам с развитым объемом мезопор. Мезопоры в области высоких относительных давлений в результате капиллярной конденсации объемно заполняются адсорбатом. Для силикагелей характерны изотермы адсорбции с петлей гистерезиса. Капиллярный гистерезис наблюдается обычно, если поры имеют форму бутылок, вследствие блокировки узкими перешейками жидкости, содержащейся в расширенной части пор, а также в случае цилиндрических пор, если образование конденсата происходит в результате утолщения и последующего смыкания адсорбционных пленок. Несовпадение адсорбционной и десорбционной ветвей обязано тому факту, что опорожнение таких пор начинается при более низком давлении пара, чем заполнение.

На рис. 11 представлены изотермы адсорбции паров метилового спирта на двух образцах силикагелей, отличающихся размерами пор [18].

Для образца 1 характерен крутой подъем кривой в области низких относительных давлений и отсутствие гистерезисной петли. Это говорит о том, что поры данного образца силикагеля однородны по размерам, очень тонки и заполняются в первичном адсорбционном процессе. В случае образца 2 изотерма имеет гистерезис, свидетельствующий о капиллярной конденсации адсорбата в порах переходных размеров.

Силикагели очень хорошо адсорбируют воду с образованием водородной связи. Поглощенная силикагелем влага уменьшает его способность адсорбировать пары других веществ. Насыщение силикагеля водой в статических условиях – процесс медленный. Полная десорбция воды происходит при нагревании до 150−200 (300) ^оС.

В связи с тем, что силикагель обладает избирательностью в отношении адсорбции непредельных углеводородов, это свойство используется для выделения этих веществ из смесей с предельными углеводородами. Основные трудности процесса – полимеризация олефинов на стадии десорбции и закоксовывание адсорбента.

На рис. 12 представлены изотермы адсорбции пропана и пропилена на активном угле и силикагеле при 25 ^оС.

Силикагель обладает значительно меньшей адсорбционной способностью, особенно по пропану, но различие в адсорбируемости на нем выражено гораздо более отчетливо, что указывает на возможность разделения этих компонентов на силикагеле.

При выборе адсорбента для разделения смеси ацетилен–СО₂ нужно учитывать, что молекулы как ацетилена, так и диоксида углерода обладают значительными квадрупольными моментами, а следовательно, и дополнительными специфическими составляющими энергии при адсорбции на силикагеле. Но диоксид углерода на силикагеле адсорбируется хуже, чем ацетилен. Так как по адсорбционной способности активные угли в отношении углеводородов значительно превосходят силикагели, а по разделяющей способности в системе ацетилен–СО₂ уголь и силикагель равноценны, то применение активированного угля для разделения этой смеси предпочтительнее.

Для описания изотерм адсорбции на мелкопористых силикагелях во многих случаях применимо уравнение (1).

Корректные уравнения для описания равновесной адсорбции воды на силикагелях отсутствуют и в технологических расчетах используется прямая экспериментальная информация.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: