adsorpční hystereze
adsorption hysteresis
Jev, který nastává při adsorpci z plynné fáze na některých porézních
adsorbentech. Průběh
adsorpční izotermy při
adsorpci a při
desorpci (obr. 1) není totožný (za určitého tlaku je hodnota rovnovážného adsorbovaného množství větší, bylo-li daného tlaku dosaženo při jeho snižování než při jeho zvyšování) v oblasti, kde se uplatňuje
kapilární kondenzace. Tato ireverzibilita adsorpčně-desorpčního procesu, zvaná hystereze, se projevuje, jestliže vyprazdňování pórů probíhá jinak než jejich zaplňování.
Z tvaru hysterezní smyčky, tj. z rozdílu adsorbovaných množství při desorpci a adsorpci při určité hodnotě tlaku je možné určit objem kondenzací zaplněných pórů a usuzovat na rozměry a tvar pórů.
|
|
Obr. 1 Adsorpční izoterma s hysterezní smyčkou
ps – rovnovážný tlak nasycené páry
|
Hysterezi při kapilární kondenzaci lze vysvětlit na základě tvaru pórů. U kuželového póru (obr. 2a) se ve spodní, nejužší části začíná tvořit meniskus s minimálním poloměrem. Zkondenzovaná pára stoupá do širší části póru. Aby pára dále kondenzovala, musí tlak dále stoupat. Při snižování tlaku dochází k desorpci; průběh izotermy v obou směrech je v tomto případě shodný; adsorpční izoterma hysterezi nejeví. Ve válcovém póru (obr. 2b), na jednom konci uzavřeném (tvar zkumavky) se u dna opět tvoří meniskus, ale na rozdíl od předchozího případu bude poloměr menisku konstantní, a proto i plnění pórů proběhne za konstantního tlaku a desorpce probíhá opět po stejné křivce.
|
|
Obr. 2 Různé tvary pórů a odpovídající adsorpční izotermy
|
Ve válcovém póru otevřeném na obou koncích nemůže vzniknout kulový meniskus. Ke kondenzaci dochází na vnitřním válcovitém povrchu, a to při tlaku, který je větší než u kulového menisku téhož poloměru, protože jeden z hlavních poloměrů je pro válcovou plochu nulový. Tloušťka kapalné vrstvičky při kondenzaci vzrůstá a poloměr póru se zmenšuje až se pór úplně zaplní. K desorpci pak dochází z kulovitého menisku. Závislost adsorbovaného množství na tlaku je v tomto případě odlišná při adsorpci a při desorpci (viz obr. 2c). Adsorpční hystereze se projevuje také u adsorbentů s tzv. lahvovitými póry, v nichž při zaplňování póru rozhoduje o velikosti kondenzačního tlaku větší poloměr menisku uvnitř póru (1), po úplném zaplnění póru pak o desorpci rozhoduje malý poloměr v úzkém hrdle póru (2).
Grafy souvislostí do úrovně:
I
II