Время адсорбции
Время адсорбции
Минимальным временем адсорбции можно считать период колебания молекулы в потенциальной яме. Это время то=1О-13 с можно считать приблизительно одинаковым для всех молекул газа. Время адсорбции определяется теплотой адсорбции и может быть рассчитано по формуле Френкеля:
где Qa — теплота адсорбции. Время адсорбции основных составляющих воздуха (Qa = 20-106 Дж/кмоль) при комнатной температуре составляет ~ 10-10 с, а при температуре жидкого азота ~1 с (рис. 2.3). Для паров воды и масел теплота физической адсорбции ~80-106 Дж/кмоль, что соответствует времени адсорбции Ю2 с при Г=293 К и 1043 с при Т=77К. Гелий имеет теплоту адсорбции 2-Ю6 Дж/кмоль, а время его адсорбции даже при Т—П К близко к минимальному 10~13 с. Поглощение Не на гладких поверхностях становится заметным только при 7<4 К.
Для хемосорбции при теплотах адсорбции более 100-106 Дж/ кмоль время адсорбции настолько велико, что адсорбционные процессы при комнатной температуре становятся необратимыми при изменении давления газа,над поверхностью адсорбента. Вернуть систему в первоначальное состояние можно лишь повышением температуры. При физической адсорбции время адсорбции мало и наблюдается обратимость количества поглощенного газа в зависимости от давления в газовой фазе.
Время перехода молекулы на поверхности из одной потенциальной ямы в другую называется временем миграции тм и определяется, как и время адсорбции, соотношением
где QM — теплота миграции.
Для больших тм молекулы газа локализованы и не перемещаются по поверхности твердого тела.
где А — постоянная решетки.
Например, за время адсорбции молекула газа, имеющая теплоту адсорбции Qa = 80-106 Дж/кмоль, при 7"=293 К по поверхности тела с идеальной кубической решеткой (Л=0,5 нм и z= = 0,5) совершит число скачков Л?м=2,5-107, что соответствует пути L„== 1,25 см. При наличии дефектов поверхности в виде щелей и трещин этот путь может быть значительно больше.