Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Термодинамика адсорбции олеата натрия, олеиновой, линолевой и линоленовой кислот из воды, четыреххлористого углерода и гексана на высокодисперсном магнетите Блинов Алексей Владимирович

Термодинамика адсорбции олеата натрия, олеиновой, линолевой и линоленовой кислот из воды, четыреххлористого углерода и гексана на высокодисперсном магнетите
<
Термодинамика адсорбции олеата натрия, олеиновой, линолевой и линоленовой кислот из воды, четыреххлористого углерода и гексана на высокодисперсном магнетите Термодинамика адсорбции олеата натрия, олеиновой, линолевой и линоленовой кислот из воды, четыреххлористого углерода и гексана на высокодисперсном магнетите Термодинамика адсорбции олеата натрия, олеиновой, линолевой и линоленовой кислот из воды, четыреххлористого углерода и гексана на высокодисперсном магнетите Термодинамика адсорбции олеата натрия, олеиновой, линолевой и линоленовой кислот из воды, четыреххлористого углерода и гексана на высокодисперсном магнетите Термодинамика адсорбции олеата натрия, олеиновой, линолевой и линоленовой кислот из воды, четыреххлористого углерода и гексана на высокодисперсном магнетите Термодинамика адсорбции олеата натрия, олеиновой, линолевой и линоленовой кислот из воды, четыреххлористого углерода и гексана на высокодисперсном магнетите Термодинамика адсорбции олеата натрия, олеиновой, линолевой и линоленовой кислот из воды, четыреххлористого углерода и гексана на высокодисперсном магнетите Термодинамика адсорбции олеата натрия, олеиновой, линолевой и линоленовой кислот из воды, четыреххлористого углерода и гексана на высокодисперсном магнетите Термодинамика адсорбции олеата натрия, олеиновой, линолевой и линоленовой кислот из воды, четыреххлористого углерода и гексана на высокодисперсном магнетите Термодинамика адсорбции олеата натрия, олеиновой, линолевой и линоленовой кислот из воды, четыреххлористого углерода и гексана на высокодисперсном магнетите Термодинамика адсорбции олеата натрия, олеиновой, линолевой и линоленовой кислот из воды, четыреххлористого углерода и гексана на высокодисперсном магнетите Термодинамика адсорбции олеата натрия, олеиновой, линолевой и линоленовой кислот из воды, четыреххлористого углерода и гексана на высокодисперсном магнетите
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Блинов Алексей Владимирович. Термодинамика адсорбции олеата натрия, олеиновой, линолевой и линоленовой кислот из воды, четыреххлористого углерода и гексана на высокодисперсном магнетите : Дис. ... канд. хим. наук : 02.00.04 : Иваново, 2004 101 c. РГБ ОД, 61:04-2/412

Содержание к диссертации

Введение

Литературный обзор 7

1.1. Строение кристаллической решетки и особенности синтеза магнетита 7

1.2. Термодинамика адсорбции и адсорбционные силы 11

1.3. Интегральные и дифференциальные теплоты адсорбции, методы их определения 19

1.4. Влияние неоднородности поверхности и взаимодействия молекул на ней на вид теоретических и экспериментальных кривых дифференциальных теплот адсорбции 23

1.5. Изотермы адсорбции 27

1.6. Особенности адсорбции ПАВ на оксидах металлов 29

1.6.1. Адсорбция воды на оксидах металлов 29

1.6.2. Адсорбция ПАВ из водных растворов на оксидах металлов 33

1.6.3. Адсорбция ПАВ из органических растворителей растворов на оксидах металлов 41

1.6.4. Особенности адсорбции на оксидах железа 45

ГЛАВА 2. Экспериментальная часть 50

2.1. Обоснование выбора методов и объектов исследования 50

2.2. Исследуемые вещества, их синтез и очистка 51

2.3. Калориметрический метод 56

2.4. ИК - спектроскопический метод 61

2.5. Термогравиметрическое исследование суспензий магнетита... 63

2.6. Равновесно-адсорбционный метод 64

2.7. Обработка результатов эксперимента 66

2.7.1. Расчет параметров изотерм адсорбции 66

2.7.2. Расчет термодинамических характеристик процесса адсорбции 67

ГЛАВА 3. Обсуждение результатов 68

3.1. Энтальпии испарения НгО, ССЦ и Q,Hi4 из суспензии магнетита 68

3.2. Интерпретация параметров изотерм адсорбции 71

3.3. Термодинамика адсорбции олеата натрия и жирных кислот на магнетите 74

Основные результаты работы и выводы 83

Литература

Введение к работе

Явление адсорбции из растворов лежит в основе многих химических и биологических процессов, интерес к нему исследователей долгое время определялся необходимостью решения чисто практических задач. Этим объясняется то обстоятельство, что теория адсорбции из растворов разработана еще недостаточно и существенно отстает от теоретической трактовки адсорбции молекул на поверхности твердых тел из газовой фазы. Однако, в последнее время в результате разработки новых подходов к анализу объемной фазы растворов, представления об элементарных стадиях механизма адсорбции из растворов значительно углубились.

К данному моменту появилось значительное количество работ, посвященных изучению природы адсорбционных процессов веществ из растворов на поверхности металлов и их оксидов. Большое внимание уделяется вопросам участия в адсорбционных процессах молекул воды, предварительно адсорбированных на поверхности твердой фазы, роли растворителя в адсорбционных процессах и т. д. Однако, большинство вопросов остаются открытыми. К настоящему времени известно небольшое число работ, посвященных изучению адсорбции ПАВ на поверхности магнетита FejOj. Однако, исследование этих процессов является актуальным, так как магнетит, покрытый мономолекулярным слоем ПАВ, широко используется в производстве магнитных пленок, жестких дисков и магнитных жидкостей.

Работа выполнена в соответствии с утвержденным планом научных исследований ИХР РАН по теме: "Магнетокалорический эффект и физико-химические свойства магнитных дисперсных систем" (номер гос. регистрации -01.2.00102459) и поддержана грантом ФЦП " Интеграция" проект №Б-0092 и 6 конкурсом-экспертизой молодежных проектов РАН, проект № 175.

Цель работы заключается в изучении адсорбционно-калориметрическим методом влияния природы ПАВ и растворителя на адсорбционные свойства магнетита. В связи с этим определились следующие задачи исследования:

методом химической конденсации провести синтез высокодисперсного магнетита;

термогравиметрическим методом провести сравнительное исследование процессов десорбции воды, четыреххлористого углерода и гсксана с поверхности высокодисперсного магнетита;

равновесно-адсорбционным методом, с использованием кондуктометрического титрования и ИК спектроскопии количественного анализа, получить изотермы адсорбции олеата натрия, олеиновой, линолевой и линоленовой кислот на поверхности высокодисперсного магнетита из воды, четыреххлористого углерода и гексана;

калориметрическим методом определить теплоты адсорбции олеата натрия, олеиновой, линолевой и линоленовой кислот на поверхности высокодисперсного магнетита из тех же растворителей;

на основании экспериментальных данных адсорбционно-калориметрического метода рассчитать термодинамику адсорбции исследуемых ПАВ. Выявить роль растворителя и ПАВ в процессе их адсорбции на магнетите.

Научная и практическая значимость. Термогравиметрическим методом изучена десорбция воды, четыреххлористого углерода и гексана с поверхности высокодисперсного магнетита. Определены энтальпии испарения молекул исследуемых растворителей с поверхности магнетита.

Получены изотермы адсорбции олеиновой, линолевой, линоленовой кислот из растворов четыреххлористого углерода и гексана, и олеата натрия из воды на поверхности высокодисперсного магнетита. Экспериментально установлено, что параметры изотерм адсорбции, удовлетворительно описываются в рамках теории объемного заполнения микропор (ТОЗМ). Показано, что адсорбция исследуемых поверхностно-активных веществ из

рассматриваемых растворителей, протекает по механизму объемного заполнения пористого пространства адсорбента молекулами адсорбата.

Калориметрическим методом определены интегральные теплоты адсорбции олеата натрия из водных растворов и дифференциальные теплоты адсорбции олеиновой, линолевой и линоленовой кислот из четЕпреххлористого углерода и гексана на магнетите. На основе полученных экспериментальных данных рассчитана термодинамика адсорбции для рассматриваемых систем. Установлено, что в области малых концентраций исследуемых ПЛВ происходит объемное заполнение микропор адсорбента с образованием упорядоченных структур адсорбата в порах, а в области больших концентраций ПАВ адсорбируется в мезопорах и на поверхности адсорбента. При адсорбции олеата натрия из Н20 и жирных кислот из СС1^ и C6H|j на поверхности высокодисперсного магнетита происходит конкурирующая адсорбция молекул ПАВ и молекул растворителя на активных адсорбционных центрах магнетита. Большой вклад в адсорбцию рассматриваемых ПАВ вносит влияние двойных связей молекул адсорбата, частичная десольватация как поверхности адсорбента, так и молекул адсорбата. Влияние растворителя наиболее сильно проявляется при адсорбции олеиновой кислоты и уменьшается с увеличением количества двойных связей в молекуле рассматриваемых ПАВ.

Полученные в работе результаты могут быть использованы в фундаментальных исследованиях процессов адсорбции ПАВ из растворов на поверхности металлов и их оксидов. Поскольку адсорбционные процессы являются основополагающими при разработке новых и оптимизации существующих методов синтеза устойчивых магнитных коллоидных систем, полученные в работе фундаментальные адсорбционные характеристики являются необходимыми при подборе ПАВ и растворителя при синтезе магнетитовых магнитных коллоидов. Результаты работы используются в процессе преподавания спецкурсов студентам высшего химического колледжа РАН.

Термодинамика адсорбции и адсорбционные силы

Основы термодинамики адсорбции были созданы Гиббсом в 70-е годы 19 века. По Гиббсу [9] в равновесной двухфазной системе вблизи поверхности раздела фаз происходит некоторое изменение локальных значений всех экстенсивных свойств (кроме объёма). Однако фазы считаются однородными вплоть до некоторой геометрической поверхности, разделяющей их. Поэтому, значение какого — либо экстенсивного свойства для системы в целом (\/) не равно сумме значений этого свойства в однородных фазах а и р\ Разность приписывается двухмерной поверхностной фазе, связанной с разделяющей поверхностью. Так как поверхностная фаза не имеет толщины, то V = Va+V и dVa =-dVp, где V- объем [10].

При обобщении I и II начал термодинамики можно получить фундаментальное уравнение для построения всей термодинамики системы [11], которое с учетом кроме работы расширения и других видов работы, принимает вид:

В теории адсорбции обычно решается вопрос об уравнении изотермы адсорбции. Эта проблема связана с тепловыми эффектами, сопровождающими адсорбцию. При расчете изменения значений основных термодинамических функций в случае перехода dn молей адсорбтива из объемной фазы в поверхностную в равновесной системе при р = const возможны два случая: в первом учитывается только превращение адсорбтива в адсорбат, поскольку адсорбент при адсорбции термодинамически неизменен и его роль - служить источником адсорбционного поля; во втором учитывается и изменение адсорбента.

Т.к. система равновесна, то химические потенциалы адсорбата и адсорбтива одинаковы; энтропия адсорбата вследствие уменьшения подвижности молекул при адсорбции меньше энтропии адсорбтива. Поэтому при инертном адсорбенте энтальпия всегда отрицательна, т. е. адсорбция экзотермична. Учет изменения энтропии адсорбента может изменить этот вывод. Например, при сорбции полимерами веществ, в которых полимер набухает, энтропия последнего, из-за увеличения подвижности макромолекул, может столь сильно возрасти, что адсорбция становится эндотермической.

В работе [12] авторами разработана термодинамическая модель адсорбции ионных и неионных ПАВ на гетерогенных поверхностях. Рассмотрены различные термодинамические модели адсорбции, среди них -адсорбция на однородной поверхности с учетом и без учета латерального взаимодействия адсорбированных молекул, адсорбция на гетерогенной поверхности с учетом разброса энергии взаимодействующих молекул с адсорбционными центрами. Сопоставление авторами теоретических и экспериментальных зависимостей позволило выработать общую концепцию описания адсорбции ПАВ из растворов, в которой обосновывается необходимость учета тех или иных типов взаимодействий или процессов в зависимости от природы растворителя, ПАВ и адсорбента. В работе [13] обсуждаются особенности термодинамической теории адсорбции на твердых адсорбентах. Авторами показано, каким образом следует применять общий метод определения избыточных величин. В качестве примера рассмотрено термодинамическое описание двух наиболее распространенных способов измерения адсорбции на границе раздела газ — твердое тело: объемного и весового. Теми же авторами [14] общий термодинамический подход применен к адсорбции из жидких растворов на твердых адсорбентах. Выведены уравнения связи, позволяющие пересчитывать одни из величин избыточной адсорбции в другие при условии, что экспериментально измеряется изменение объема системы в результате адсорбции. Другой подход приведен в работе [15]. Для термодинамического описания явления адсорбции на поверхности раздела жидкой и твердой фаз в работе предложена концепция коэффициента глобальной активности, оцениваемого из данных по избыточной адсорбции, характеризующих не идеальность поверхности твердой фазы (которое возникает вследствие разницы в молекулярных взаимодействиях, вызванных дополнительной гетерогенностью твердого тела). Авторами показано, что коэффициенты глобальной активности, представленные в виде функций объемного или поверхностного фазового состава, характерны для данной адсорбционной системы и полезны для оценки эффектов гетерогенности адсорбентов, и при расчете емкости поверхности твердой фазы.

Обычно из результатов измерений в адсорбционном опыте рассчитываются лишь параметры некоторой "фундаментальной формулы", т.е. фундаментального уравнения для системы фаз (включая адсорбционный слой) как целого, трактовка этих параметров современной теорией адсорбции как относительных адсорбции, поверхностных избытков и т.п. является довольно запутанной. Авторами [16] рассмотрен смысл этих сложных величин с точки зрения общей теории систем. Показано, что все методы термодинамического описания фактически обосновывают существование и использование фундаментальной формулы и оперируют лишь с её коэффициентами.

Влияние неоднородности поверхности и взаимодействия молекул на ней на вид теоретических и экспериментальных кривых дифференциальных теплот адсорбции

Таким образом, получают дифференциальные теплоты из интегральной кривой, проводя ее графическое дифференцирование, т.е. определяя тангенс угла наклона касательных к разным точкам кривой. На рисунке 4-6) изображена кривая дифференциальных теплот, полученная дифференцированием интегральной кривой рисунок 4 - а). Полученная дифференциальная теплота адсорбции представляет собой теплоту адсорбции при данном покрытии поверхности в расчете на единицу адсорбированного количества. Интегральную теплоту, из данных дифференциальной калориметрии адсорбции, получают интегрированием дифференциальной теплоты адсорбции. Эта величина определяет теплоту адсорбции до данного заполнения поверхности и измеряется в единицах теплоты, приходящейся на единицу площади поверхности (или массы) адсорбента.

Для измерения теплоты адсорбции широко применяется калориметрический метод; на практике обычно используют калориметры изотермического и адиабатического типов. Несмотря на высокое совершенство современных установок, чувствительность их во многих случаях недостаточна для измерения теплоты адсорбции, особенно в области малых концентраций и низких давлений.

Существуют так же косвенные методы определения теплот адсорбции. Для определения дифференциальной теплоты адсорбции из изотерм адсорбции, определенных при разных температурах, строят изостеры адсорбции в координатах In С - 1/Т. Величина ТЄПЛОТЕЛ определяется по тангенсу угла наклона прямой (tg a = qj/R). Построение изостер при разных степенях заполЕіения поверхности адсорбента позволяет проследить изменение дифференциальной теплоті»! адсорбции, которую часто называют изостерической. По мере заполЕіения поверхностного слоя абсолютное значение изостерической теплоты уменьшается. Теплота паров и газов отрицательна (энтальпия уменьшается), т. е. теплота выделяется из системы. Она измеряется в единицах теплоты, приходящейся на единицу количества адсорбата (Дж/моль).

Надежное определение изостерических теплот адсорбции из изотерм возможно лишь в тех случаях, когда изотермы термодинамически равновесны и обратимЕл. Такие изотермы относятся к системам адсорбат -адсорбент, характеризующимся слабыми взаимодействиями [35]. Даже если взаимодействие происходит за счет образования водородной связи, получить полностью обратимую изотерму при температуре ошлта уже не удается. В таких случаях адсорбциоіЕиая калориметрия оказывается единственным средством, дающим наглядное представление о количестве и качестве центров с различной энергией адсорбции на поверхности адсорбента. В литературе описывается такая разновидность аппаратуры объемного метода, состыкованная с калориметрическим прибором, позволяющим измерять дифференциальные теплоты адсорбции, которая дает возможность для ОДЕЮЙ и той же навески адсорбента получить одновременно и изотерму адсорбции, и кривую зависимости дифференциальнЕлх теплот адсорбции от поверхностной концентрации адсорбата [36].

Влияние неоднородности поверхности и взаимодействия молекул на ней на вид теоретических и экспериментальных кривых дифференциальных теплот адсорбции

Наиболее важным фактором, приводящим к неоднородности поверхности, является наличие в твердом теле ТОЕЕКИХ пор и узких трещин. На рисунке 6 представлены виды теоретических кривых дифференциальных теплот адсорбции с последовательным заполнением адсорбционных слоев при различном вкладе неоднородности поверхности в теплоты и взаимодействия молекул на ней. В процессах конденсации пара (рис. 5, а), когда любая молекула, попадающая из паровой фазы на поверхность жидкости, всегда находится в постоянном поле ван-дер-ваальсовых сил, теплота конденсации не зависит от количества сконденсировавшегося пара. диф

При адсорбции на однородной поверхности без взаимодействия молекул на ней (рис. 5, б) кривая дифференциальных теплот должна быть параллельна оси абсцисс и при заполнении монослоя, резко спадать до теплоты адсорбции во втором слое. Как показывают экспериментальные данные [32,37], силовое поле твердого тела еще заметно влияет на энергию адсорбции во втором адсорбционном слое. Поэтому можно ожидать, что только после адсорбции примерно двух монослоев теплота должна приблизится к теплоте конденсации пара.

При адсорбции на однородной п _ поверхности с взаимодействием молекул Рис. 5. 1 еоретические кривые ґ J дифференциальных теплот (рис. 5, в) дифференциальная теплота адсорбции. должна вначале возрастать по мере того, как увеличивается число соседних молекул при увеличении их концентрации на поверхности. При достижении монослоя дифференциальная теплота падает до теплоты адсорбции единичных молекул во втором слое, с последующим ее возрастанием из-за взаимодействия молекул в этом слое. При адсорбции на неоднородной поверхности без взаимодействия молекул на ней (рис. 5, г) теплоты адсорбции должны плавно падать при заполнении первого и второго слоев в соответствии с энергетическим распределением мест на поверхности. Это падение для адсорбции во втором слое должно быть уже слабым из-за значительного экранирования поверхности. В случае адсорбции на неоднородной поверхности и с взаимодействием молекул на ней (рис. 5, д) можно было бы ожидать вначале падение теплот из-за влияния начальной неоднородности, особенно если она велика. Затем, по мере того, как взаимодействие будет вносить преобладающий вклад, кривая должна возрастать до окончания заполнения первого слоя, и падать с последующим небольшим возрастанием, соответствующим заполнению второго слоя [35].

Типичным примером взаимодействия молекул на однородной поверхности может служить адсорбция н-гексана на графитовой саже. На рисунке 6 представлены зависимости дифференциальных теплот адсорбции н-гексана от степени заполнения поверхности для различных температур графитизации [38]. Из рисунка видно, как последовательное повышение

Исследуемые вещества, их синтез и очистка

В настоящее время изучение процессов адсорбции осуществляется с привлечением большого числа методов исследования, таких как равновесно адсорбционный, калориметрический, хроматографический, спектроскопический и другие, которые позволяют рассмотреть адсорбцию в различных аспектах.

Сочетание различных методов исследования может дать ответ на многие вопросы, связанные со структурой поверхности адсорбента, состоянием адсорбата как в растворе, так и в адсорбционном слое и т.д.

Среди разнообразных методов изучения процесса адсорбции особое место занимает калориметрический и ИК — спектроскопический методы, применение которых дает возможность получить прямую информацию об энергетике, структуре и свойствах поверхностных соединений.

В работе были использованы термогравиметрический, калориметрический, кондуктометрический и ИК — спектроскопический методы. Термогравиметрический метод использовался для определения энтальпии испарения исследуемых растворителей с поверхности магнетита. Калориметрическим методом определяли теплоты адсорбции изучаемых ПАВ из растворов воды, четыреххлористого углерода и гексана на магнетите. Методом кондуктометрического титрования определялась равновесная концентрация олеата натрия в водных растворах, ИК -спектроскопический метод применялся для определения равновесной концентрации ПАВ в растворах четыреххлористого углерода и гексана с целью получения изотерм адсорбции веществ на магнетите. В качестве объектов исследования были выбраны: магнетит (Fe304), олеиновая (Сі7НззСООН), линолевая (С7Н3СООН) и линоленовая (СпІ ЬуСООН) кислоты их растворы в четыреххлористом углероде (CCL4), гексане (СбНи) и растворы олеата натрия (СпНззСОСЖа) в воде. В качестве растворителя использовали четыреххлористый углерод и гексан т.к. они являются неполярными. Высокодисперсный магнетит широко используется в производстве магнитных жидкостей в качестве твердой магнитной фазы. Феррит (РезО. ) имеющий молекулярную формулу FeOFe203, является типичным представителем магнитных окислов типа шпинели, отличается высокой электрической проводимостью. Ферриты-шпинели имеют сложную кристаллическую структуру (см. Глава 1. Строение кристаллической решетки и особенности синтеза магнетита). При нагревании свыше 45С магнетит на воздухе окисляется до РегОз.

Чтобы частицы высокодисперсного магнетита не агрегировали, их поверхность модифицируют поверхностно-активными веществами, которые образуют на частицах защитные адсорбционные слои. Наиболее широко при промышленном получении стабилизированных магнитных коллоидов на основе магнетита в качестве стабилизирующего вещества применяют олеиновую кислоту. Однако применяемая олеиновая кислота содержит примеси других непредельных кислот жирного ряда. Поэтому нами в качестве ПАВ были выбраны жирные кислоты ряда Cis (олеиновая, линолевая и линоленовая) и олеат натрия.

Данные жирные кислоты отличаются друг от друга числом двойных связей, что

В настоящей работе в качестве объектов исследования были рассмотрены системы (адсорбент - адсорбтив — растворитель): магнетит — олеат натрия — вода, магнетит — олеиновая кислота - четыреххлористый углерод (гексан), магнетит - линолевая кислота - четыреххлористый углерод (гексан) и магнетит — линоленовая кислота - четыреххлористЕЛЙ углерод (гексан).

Магнетит является типичным представителем окислов типа шпинели, имеющей молекулярную формулу FeO ТЄ2О3. Ниже представлены некоторые физико-химические свойства магнетита [89].

В термостатируемый сосуд при температуре 298 К при интенсивном перемешивании вводили предварительно термостатированные растворы сульфата железа(Н), хлорида железа (III) и избыток аммиака. Полученную суспензию магнетита многократно промывали дистиллированной водой до рН=7. Степень отмывки от сульфат ионов проверяли по проводимости промывных вод до удельной электропроводности 1.77 мкСм-см" . Зависимость изменения электропроводности промывных вод от количества промывок представлена на рисунке 19.

Интерпретация параметров изотерм адсорбции

Интегральные теплоты адсорбции олеата натрия из водных растворов (рис. 28-а) получали экспериментально из калориметрического опыта. Дифференциальные теплоты адсорбции получали обработкой зависимости интегральных теплот сглаживающей и интерполирующей сплайн-функцией с последующим численным дифференцированием полученного массива сплайн-интерполированных данных (рис. 28-6).

Зависимость а) интегральных; б) дифференциальных теплот адсорбции олеата натрия из водных растворов от величины адсорбции на поверхности высокодисперсного магнетита.

Интегральные теплоты адсорбции олеата натрия из водных растворов на поверхности магнетита (рис. 28-а) отрицательны и принимают максимальные значения в области 0.5 ммольт"1 РезО.. Рост значений интегральных теплот связан с процессом заполнения активных адсорбционных центров поверхности и пор адсорбента (полостей агрегатов магнетита) молекулами адсорбата, а также взаимодействием адсорбированных молекул между собой. Дальнейшее падение интегральных теплот адсорбции свидетельствует об уменьшении выделяемого тепла при адсорбции в области высоких концентраций адсорбата. Зависимость дифференциальной теплоты адсорбции олеата натрия от количества адсорбированного вещества приведена на рис. 28-6. Начальное уменьшение значений дифференциальных теплот адсорбции олеата натрия (до а О.2 ммольт"1 Fe304, рис.28-б) происходит вследствие неоднородности поверхности адсорбента [35]. Последующий рост дифференциальных теплот адсорбции связан с объемным заполнением микропор адсорбента. Высокие значения дифференциальных теплот адсорбции олеата натрия на магнетите подтверждают ИК спектроскопические данные об образовании карбоксилатных комплексов полученные в нашей лаборатории. Наличие полос поглощения 1630 см и 1410 см"1 свидетельствуют об образовании хелатной бидентатной конфигурации (V) карбоксилатных комплексов железа.

Уменьшение значений дифференциальных теплот адсорбции в области больших концентраций (а 0.4 ммольт"1 Fe304, рис. 28-6) происходит вследствие того, что молекулы адсорбата адсорбируются в макропорах и на поверхности адсорбента. С увеличением количества адсорбированного вещества их значения резко уменьшаются и в области (0.5 + 0.6) ммольт"1 Fe304 становятся отрицательными. При адсорбции в макронорах и на внешней поверхности частиц магнетита интенсивность адсорбционных взаимодействий должна быть существенно ниже, чем при адсорбции в микропорах, и определяющий вклад в суммарный тепловой эффект процесса будут вносить процессы частичной десольватации молекул адсорбата и поверхности адсорбента. Данные процессы должны вызывать резкое уменьшение дифференциальных теплот адсорбции и, возможно, смену знака теплового эффекта, что и наблюдалось в опыте (рис.28-б).

Определение теплот адсорбции ряда жирных кислот из растворов четыреххлористого углерода и гексана проводилось при помощи высокочувствительного дифференциального автоматического калориметра титрования, предназначенного для измерения небольших тепловых эффектов эндо- и экзотермических процессов.

По данным калориметрического опыта адсорбции олеиновой, линолевои и линоленовои кислот из растворов четыреххлористого углерода и гексана, с учетом теплот разведения, были получены зависимости дифференциальных теплот адсорбции от количества адсорбируемого вещества на поверхности магнетита (рис. 29).

Как видно из рисунка 29 для всех кислот имеет место небольшое начальное понижение дифференциальных теплот адсорбции, которое происходит вследствие неоднородности поверхности адсорбента. Дальнейшее резкое увеличение теплот вызвано объемным заполнением микропор и увеличивающимся взаимодействием адсорбированных молекул адсорбата между собой, по мере увеличения их концентрации. Падение значений дифференциальных теплот соответствует адсорбции молекул адсорбата в макропорах и на поверхности адсорбента.

Основные отличия зависимостей дифференциальных теплот адсорбции исследуемых ЖК от величины адсорбции (рис. 29) заключаются в положении и высоте максимумов, которые связаны с количеством двойных связей и сольватирующими характеристиками растворителей. Установлено, что значения дифференциальных теплот адсорбции возрастают с ростом количества двойных связей в обоих растворителях в порядке: олеиновая, линолевая, линоленовая. В четыреххлористом углероде различия в максимальных значениях дифференциальных теплот адсорбции менее выражены по сравнению с гексаном.

Похожие диссертации на Термодинамика адсорбции олеата натрия, олеиновой, линолевой и линоленовой кислот из воды, четыреххлористого углерода и гексана на высокодисперсном магнетите