десорбция

ДЕСОРБЦИЯ (от лат. de- - приставка, означающая удаление, и sorbeo - поглощаю) - процесс, обратный адсорбции и абсорбции, при к-ром поглощённое вещество покидает поверхность или объём адсорбента. Д. адсорбиров. атомов и молекул происходит в результате их колебат. движения вдоль связи адсорбат - адсорбент с частотой . Процесс Д. всегда характеризуется энергией активации , где Q - теплота адсорбции, а - энергия активации адсорбции. Кинетика Д. в рамках адсорбц. модели Ленгмюра может быть описана ур-нием:

,

где - скорость Д., - константа скорости Д., - степень заполнения поверхности адсорбента молекулами адсорбата, t - время, T - абс. темп-pa, - ф-ция, определяемая характером взаимодействия адсорбата с адсорбентом, состоянием поверхности, латеральным взаимодействием в адсорбиров. слое и др. факторами, трудно поддающимися строгому количественному учёту. Методами статистич. физики удаётся получить явное выражение для и k_d в жёстких рамках выбранных моделей потенциалов взаимодействия частиц адсорбата и адсорбента.

При повышении темп-ры в системе в первую очередь Д. будут подвергаться молекулы, адсорбированные на тех центрах адсорбции, для к-рых минимальна. Этот эффект положен в основу эксперим. метода - термодесорбционной спектроскопии, при помощи к-рого изучают кинетику адсорбц. процессов, энергетич. распределение центров адсорбции, определяют теплоты адсорбции. При регистрации спектра термодесорбции темп-ру повышают, как правило, в программируемом режиме. Кол-во десорбирующего вещества регистрируется манометром или определяется хроматографически. Если нагрев адсорбента производится быстро, то полная Д. наступает практически сразу, и по кол-ву десорбиров. вещества можно рассчитать величину адсорбции Г. Эта разновидность метода термодесорбции наз. флэш-десорбцией (или методом вспышки).

Наряду с традиционной - тепловой - активизацией процесса Д. используются относительно новые методы ускорения десорбц. процессов в вакууме. Под действием электронного пучка возникает электронно-стимулированная десорбция, под действием света - фотостимулированная десорбция. Электрич. поля с достаточно высокими значениями напряжённости вызывают десорбцию полем (с поверхности нек-рых полупроводников Д. происходит при невысоких значениях напряжённости поля). Д. можно вызвать также ионными пучками достаточно высоких энергий, а также атомными и молекулярными пучками. Д. активизируется поверхностными УЗ-колебаниями определ. типа (волнами Рэлея). Механизмы этих явлений не всегда детально изучены, напр. при фотодесорбции часто не удаётся определить сечения разл. каналов диссипации энергии и, следовательно, отделить тепловое действие света от фоторождения электронов и дырок, поверхностная концентрация к-рых существенно влияет на кинетику Д. Десорбц. потоки в вакууме наряду с нейтральной содержат заряж. компоненты (кроме термо-десорбц. потоков при низких темп-рах).

Адсорбционно-десорбц. явления часто сопровождаются гистерезисом, проявляющимся, напр., в том, что десорбц. ветвь изотермы адсорбции (кривая, получаемая при снижении парциального давления адсорбата) смещена относительно адсорбц. ветви в область более низких значений давления. Причин гистерезиса несколько. Для пористых адсорбентов он связан с различием процессов заполнения и освобождения пористой структуры, для более компактных адсорбентов - с трёх- и двумерными фазовыми переходами на их поверхности, с энергетич. неоднородностью поверхности.

Адсорбционно-десорбц. гистерезис можно наблюдать на изобарах и в др. режимах. Его используют при определении истинной величины поверхности пористых адсорбентов, работы гетерогенного образования зародышей новой фазы, теплот фазовых переходов и др. характеристик поверхностных явлений.

Д. находит широкое применение в пром-сти. Она играет важную роль в процессах сушки разл. материалов, регенерации гетерогенных катализаторов, работе адсорбц. насосов и пр., лежит в основе процессов рекуперации (извлечения из адсорбентов и абсорбентов поглощённых ими ценных газообразных, парообразных и растворённых веществ).

Лит.: Любитов Ю.. H., Эффузия и процессы на поверхности, "УФН", 1976, т. 119, с. 641; Новое в исследовании поверхности твердого тела, пер. с англ., в. 1-2, M., 1977; Методы анализа поверхностей, пер. с англ., под ред. А. Зандерны, M., 1979; см. также лит. при ст. Адсорбция.

A. X. Кероглу, Ю. H. Любитов.

   <<      Предметный указатель      >>