Общий феноменологический подход для описания адсорбционных и абсорбционных равновесий
А.В. Твардовский
ФГБОУ ВО «Тверской государственный технический университет»
DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.321
Оригинальная статья
Аннотация: Вплоть до настоящего времени весьма актуальной задачей является построение общей теории равновесной адсорбции. В представленной работе дан общий феноменологический подход для описания как адсорбционных, так и абсорбционных равновесий. Было показано, что при определенных допущениях полученное уравнение переходит в известные классические уравнения Генри, Лэнгмюра, Брунауэра-Эмметта-Теллера с константами, имеющими ясный физический смысл. Так, константа в уравнении Генри определяется температурой, удельной поверхностью адсорбента, размером молекул адсорбата, молярной массой адсорбата и изостерической теплотой адсорбции (энергией взаимодействия молекул адсорбата с поверхностью адсорбента). В выведенном частном уравнении Брунауэра-Эмметта-Теллера, в отличие от классического варианта, впервые указана ясная зависимость константы уравнения от конкретных физических характеристик адсорбционной системы. Она определяется концентрацией молекул адсорбата в жидкой фазе при рассматриваемой температуре, концентрацией молекул адсорбата при образовании плотного монослоя на поверхности адсорбента, энергией взаимодействия молекул адсорбата с поверхностью адсорбента и теплотой конденсации. Представленный подход может служить основой для моделирования самых различных адсорбционных и абсорбционных явлений, включая адсорбцию на микропористых адсорбентах.
Ключевые слова: адсорбция, адсорбент, абсорбция, термодинамика фазовых равновесий, уравнение Генри, уравнение Лэнгмюра, уравнение Брунауэра – Эмметта – Теллера
- Твардовский Андрей Викторович – д.ф.-м.н., профессор, ректор, ФГБОУ ВО «Тверской государственный технический университет»
Ссылка на статью:
Твардовский, А.В. Общий феноменологический подход для описания адсорбционных и абсорбционных равновесий / А.В. Твардовский // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2022. — Вып. 14. — С. 321-330. DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.321.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Sanchez‑Varretti, F.O. Adsorption of interacting binary mixtures on heterogeneous surfaces: theory, Monte Carlo simulations and experimental results / F.O. Sanchez‑Varretti, F.M. Bulnes, A.J. Ramirez‑Pasto // Adsorption. – 2019. – V. 25. – I. 7. – P. 1317-1328. DOI: 10.1007/s10450-019-00093-7.
2. Pérez‑Chávez, N.A. Molecular theory of glyphosate adsorption to pH‑responsive polymer layers / N.A. Pérez‑Chávez, A.G. Albesa, G.S. Longo // Adsorption. – 2019. – V. 25. – I. 7. – P. 1307-1316. DOI: 10.1007/s10450-019-00091-9.
3. Abbasi, A. Adsorption of CO and NO molecules on Al,P and Si embedded MoS2 nanosheets investigated by DFT calculations / A. Abbasi, A. Abdelrasoul, J.J. Sardroodi // Adsorption. – 2019. – V. 25. – I. 5. – P. 1001-1017. DOI: 10.1007/s10450-019-00121-6.
4. Sladekova, K. The effect of atomic point charges on adsorption isotherms of CO2 and water in metal organic frameworks / K. Sladekova, C. Campbell, C. Grant et al. // Adsorption. – 2021. – V. 27. – I. 6. – P.995-1000. DOI: 10.1007/s10450-021-00301-3.
5. Sastre, G.J. Surface barriers and symmetry of adsorption and desorption processes / G.J. Sastre, J. Kärger, D.M. Ruthven // Adsorption. – 2021. – V. 27. – I. 5 (Topical Issue: Diffusion in Nanoporous Solids. – V. 2). – P. 777-785. DOI: 10.1007/s10450-020-00260-1.
6. Van Assche, T.R.C. An explicit multicomponent adsorption isotherm model: accounting for the size-effect for components with Langmuir adsorption behavior / T.R.C. Van Assche, G.V. Baron, J.F.M. Denaye // Adsorption. – 2018. – V. 24. – I. 6. – P. 517-530. DOI: 10.1007/s10450-018-9962-1.
7. Dastani, N. Adsorption of Ampyra anticancer drug on the graphene and functionalized graphene as template materials with high efficient carrier / N. Dastani, A. Arab, H. Raissi // Adsorption. – 2020. – V. 26. – I. 6. – P. 879-893. DOI: 10.1007/s10450-019-00142-1.
8. Avijegon, G. Binary and ternary adsorption equilibria for CO2 / CH4 / N2 mixtures on Zeolite 13X beads from 273 to 333 K and pressures to 900 kPa / G. Avijegon, G. Xiao, G. Li, E.F. May // Adsorption. – 2018. – V. 24. – I. 4. – P. 381-392. DOI: 10.1007/s10450-018-9952-3.
9. Ghasemi, A.S. A DFT study of penicillamine adsorption over pure and Al-doped C60 fullerene / A.S. Ghasemi, F. Mashhadban, F. Ravari // Adsorption. – 2018. – V. 24. – I. 5. – P. 471-480. DOI: 10.1007/s10450-018-9960-3.
10. Berezovsky, V. Computational study of the CO adsorption and diffusion in zeolites: validating the Reed–Ehrlich model / V. Berezovsky, S. Öberg // Adsorption. – 2018. – V. 24. – I. 4. – P. 403-413. DOI: 10.1007/s10450-018-9948-z.
11. Brunauer, S. Adsorption of gases in multimolecular layers / S. Brunauer, P.H. Emmett, E. Teller // Journal of the American Chemical Society. – 1938. – V. 60. – I. 2. – P. 309-319. DOI: 10.1021/ja01269a023.
12. Langmuir, I. The adsorption of gases on plane surfaces of glass, mica and platinum // I. Langmuir // Journal of the American Chemical Society. – 1918. – V. 40. – I. 9. – P. 1361-1403. DOI: 10.1021/ja02242a004.
13. Henry, D.C. LX. A kinetic theory of adsorption / D.C. Henry // The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. Series 6. – 1922. – V. 44. – I. 262. – P. 689-705. DOI: 10.1080/14786441108634035.