Изотермы адсорбции описывают, как количество вещества, адсорбированного на поверхности твердого тела, зависит от его концентрации $илидавления$ в газовой или жидкой фазе при постоянной температуре. Существует несколько моделей изотерм адсорбции, среди которых наиболее известны модели Лангмюра и Фрейндлиха. Рассмотрим их подробнее.

Изотерма Лангмюра

Модель изотермы Лангмюра основывается на предположении, что адсорбция происходит на однородной поверхности, где все адсорбционные места одинаковы. Основные постулаты модели:

Адсорбция происходит на определенном количестве активных мест на поверхности.Каждый активный сайт может быть занят максимум одной молекулой.Адсорбция и десорбция находятся в равновесии.

Уравнение Лангмюра описывается формулой:

$$\frac{q}{q_{max}}=\frac{bC}{1+bC}$$

где:

$q$ — количество адсорбированного вещества на единицу массы адсорбента $адсорбция$.$q_{max}$ — максимальное количество, которое может быть адсорбировано $приполнойнасыщенности$.$b$ — постоянная равновесия, характеризующая affinитет адсорбции.$C$ — концентрация $илидавление$ адсорбата.

Применение модели Лангмюра:

Эффективна для систем с однослойной адсорбцией и когда взаимодействия между адсорбированными молекулами можно пренебречь. Например, данная модель часто применяется для описания адсорбции газов на твердых катализаторах или в системах, где адсорбция происходит на активированных углях и других пористых материалах.Изотерма Фрейндлиха

Модель изотермы Фрейндлиха более универсальна и учитывает случайные распределения адсорбционных мест на поверхности. В отличие от модели Лангмюра, она предполагает, что адсорбция может происходить на неоднородной поверхности и состоит из многоуровневых энергетических состояний. Уравнение Фрейндлиха записывается в виде:

$$q=K\cdot C^{1/n}$$

где:

$K$ — константа, связанная с адсорбцией.$n$ — параметр, характеризующий степень гетерогенности поверхности ( ( n>1 ) указывает на слабую адсорбцию, ( 0 < n < 1 ) — на сильную адсорбцию).

Применение модели Фрейндлиха:

Применяется для описания систем, в которых наблюдается адсорбция на неоднородных поверхностях и многослойной адсорбции, таких как адсорбция органических молекул на активированном угле или других пористых материалах, где взаимодействия между адсорбированными молекулами значительны.Заключение

Обе модели адсорбции, Лангмюра и Фрейндлиха, являются полезными инструментами для описания разных аспектов адсорбционных процессов. Выбор модели зависит от свойств системы, типов взаимодействий между адсорбатами и поверхностью адсорбента. Каждая модель имеет свои ограничения, и в некоторых случаях может потребоваться использование более сложных моделей для точного описания адсорбционных процессов.