Модельные предпосылки для вывода адсорбционного уравнения Дубинина-Радушкевича

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

К настоящему времени предложено большое количество различных уравнений адсорбции и абсорбции, описывающие самые различные ситуации равновесий на однородных и неоднородных поверхностях адсорбентов, полимерах, микро-, мезо- и макропористых адсорбентах. Однако, наибольшую ценность представляют те работы, в которых предпринимаются попытки построить общую теорию адсорбции (и абсорбции). Из такого общего уравнения должны в качестве частных случаев следовать, по крайней мере, известные классические адсорбционные уравнения. Так, в работе [1] такое уравнение было предложено и показано, что из него в качестве частных случаев следуют 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 в этой работе подход может служить основой для моделирования самых различных адсорбционных и абсорбционных явлений, включая адсорбцию на микропористых адсорбентах. В адсорбционной науке получило широкое практическое применение адсорбционное уравнение Дубинина-Радушкевича, являющееся эмпирическим. В настоящей работе на основе [1] проведен термодинамический анализ уравнения Дубинина-Радушкевича и выявлены модельные предпосылки для теоретического выводы этого уравнения в широком диапазоне температур (до критической температуры Tcrit ).

Об авторах

Андрей Викторович Твардовский

Тверской государственный технический университет

Email: tvardovskiy@tstu.tver.ru
д.ф.-м.н., профессор, и.о. ректора

Список литературы

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. Sladekova, K. The e ect 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.
  6. 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.
  7. Van Assche, T.R.C. An explicit multicomponent adsorption isotherm model: accounting for the size-e ect 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.
  11. Berezovsky, V.Computational study of the CO adsorption and di usion 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.
  12. Henry, D.C. 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.
  13. 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.
  14. 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.
  15. Дубинин, М.М. Современное состояние теории объемного заполнения микропор адсорбентов при адсорбции газов и паров углеродными адсорбентами / М.М. Дубинин // Журнал физической химии. - 1965. - Т. 39. - Вып. 6. - С. 1305-1317.
  16. Дубинин, М.М. Сорбция и структура активных углей. 1. Исследование адсорбции органических паров / М.М. Дубинин, Е.Д. Заверина, Л.В. Радушкевич // Журнал физической химии. - 1947. - Т. 21. - Вып. 11. - С. 1351-1362.
  17. Hill, T.L. Physical adsorption and the free volume model for liquids / T.L. Hill // Journal of Chemical Physics. - 1949. - V. 17. - I. 6. - P. 590. doi: 10.1063/1.1747341.
  18. Hill, T.L. Extension of Fowler's treatment of surface tension to physical adsorption / T.L. Hill // Journal of Chemical Physics. - 1949. - V. 17. - I. 7. - P. 668-669. doi: 10.1063/1.1747364.
  19. Tompkins, F.C. Adsorption isotherms for nonuniform surfaces / F.C. Tompkins // Transactions of the Faraday Society. - 1950. - V. 46. - P. 580-586. doi: 10.1039/TF9504600580.
  20. Hobson, J.P. A new method for finding heterogeneous energy distributions from physical adsorption isotherms /j.P. Hobson // Canadian Journal of Physics. - 1965. - V. 43. - I. 11. - P. 1934-1940. doi: 10.1139/p65-187.
  21. Harris, L.B., Adsorption on a patchwise heterogeneous surface: II. Heats of adsorption from the condensation approximation / L.B. Harris // Surface Science. - 1969. - V. 13. - I. 2. - P. 377-392. doi: 10.1016/0039-6028(69)90198-8.
  22. Бакаев, В.А. Молекулярная теория физической адсорбции на неоднородистых поверхностях и в микропористых адсорбентах: автореф. дис. … д-ра физ.-мат. наук: 02.00.04 / Бакаев Виктор Александрович. - М.: МГУ, 1989. - 39 с.
  23. Темкин, М.И. Адсорбционное равновесие и кинетика процессов на неоднородных поверхностях при взаимодействии адсорбированных молекул / М.И. Темкин // Журнал физической химии. - 1941. - Т. 15. - Вып. 3. - С. 296-332.
  24. Ландау, Л.Д. Статистическая физика /Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. - М.: Наука, 1976. - Том 5. - Часть 1. - 564 с.
  25. Николаев, К.М. Об адсорбционных свойствах углеродных адсорбентов. Сообщение 3. Исследование изотерм адсорбции газов и паров на активных углях в широком интервале температур, включая критическую область / К.М. Николаев, М.М. Дубинин // Известия АН СССР. Отделение химических наук. - 1958. - Т. 7. - Вып. 10. - С. 1165-1174.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».