Потенциальная теория адсорбции Поляни

Эта теория была предложена М. Поляни (Полани) для термодинамического описания полимолекулярной адсорбции, однако наиболее широко ее используют для описания адсорбции именно на пористых адсорбентах.

Согласно этой теории адсорбционные силы имеют чисто физическую дисперсионную природу (силы Ван-дер-Ваальса), и начиная с некоторой величины давления возможно взаимодействие молекул адсорбгива с адсорбентом. Поляни не рассматривал существование адсорбционных центров или какой-либо локализации адсорбированного вещества.

" Существование адсорбционных центров допускалось теорией Ленгмюра (см. подпараграф 7.4.2) и развивалось в теории БЭТ (см. подпараграф 7.4.3).

Поляни предположил, что над поверхностью твердого тела существует непрерывное потенциальное силовое поле адсорбционных сил. Под влиянием этого поля молекулы из газовой фазы притягиваются к поверхности и конденсируются в жидкость (это и есть адсорбция).

Предположение о жидком состоянии адсорбата позволяет заменить величину адсорбции на его объем (адсорбционный объем): V — —, где Км.

V_M — молярный объем адсорбата в конденсированном состоянии. Предполагается, что при изменении температуры адсорбционный объем (в отличие от а) остается постоянным, поскольку при изменении температуры изменяется лишь плотность адсорбата.

За меру интенсивности адсорбционного взаимодействия принят адсорбционный потенциал е, представляющий собой работу изотермического сжатия пара от давления Р до давления насыщенного пара P_s (что отражает процесс конденсации пара в жидкость):

В теории потенциальной адсорбции используют не изотерму адсорбции в координатах «а — Р/Р$», как, например, в теории БЭТ, а потенциальную характеристическую кривую — зависимость адсорбционного потенциала е от адсорбционного объема V (рис. 7.17). Каждому значению Р/Р$ изотермы адсорбции соответствует свой адсорбционный потенциал, каждой величине адсорбции — свой адсорбционный объем.

Рис. 7.17. Потенциальная характеристическая кривая.

Обширными экспериментами, но адсорбции различных органических веществ на углях при разной температуре Поляни показал, что изотермы адсорбции для данной пары адсорбент — адсорбат ложатся на одну и ту же зависимость е от V независимо от температуры.

Таким образом, теория Поляни позволяет решать важную практическую задачу — пересчитывать изотермы адсорбции при одной температуре для другой температуры.

Кроме того, потенциальные характеристические кривые близких по свойствам веществ А и В на одном и том же адсорбенте практически одинаковы, несколько отличаясь по оси е в определенной пропорции.

Введение

поправочного коэффициента (коэффициента аффинности (3) позволяет предсказывать потенциальные характеристические кривые для похожих веществ, если такая кривая известна для одного вещества:

Несмотря на ряд серьезных допущений, в том числе о присвоении свойств жидкости небольшим группам молекул в тонких порах, теория Поляни нашла довольно широкое применение для описания свойств пористых адсорбентов.

Резюме

Потенциальная теория Поляни описывает адсорбцию как притяжение и последующую конденсацию в жидкость молекул газовой фазы под влиянием поля адсорбционных сил адсорбента.