3.2.2. Многослойни модели
Анализът на изотермите на адсорбция показва, че процесът на адсорбция в много случаи не се ограничава до образуването на монослой и вече при относително ниски относителни налягания P/Ps>gt; 0,1, като правило се образуват полимолекулни слоеве. Brunauer, Demming, Demming и Teller идентифицираха пет основни типа изотерми на газова адсорбция върху твърди адсорбенти, показани нафиг. 1.28.
Тип I. Изотермата се описва от теорията на монослоя и уравнението на Langmuir с асимптотично приближение на количеството адсорбиран газ към капацитета на монослоя.
Тип II. Най-общият тип изотерма, съответстващ на образуването на многослойност върху повърхност с висок адсорбционен потенциал.
Тип III. Сравнително рядък тип изотерми за образуване на многослойност от газообразна среда върху твърд адсорбент, за тела, чийто монослоен потенциал е малък и има същия ред като топлината на кондензация на адсорбента.
Типове IV и V са подобни на типове II и III и са типични за порести сорбенти, където адсорбцията е ограничена от обема на мезопорите (2–50 nm), а ограничаващата адсорбция се постига при налягания P/Ps>1 и P/Ps 2, тогава уравнението на BET дава изотерми от тип II, а при C 0,3 се появява странично взаимодействие в адсорбционните пори.
Статистико-механичната интерпретация на полимолекулярната адсорбция и съответното извеждане на уравнението на изотермата не позволяват премахване на горните ограничения.
Освен това са правени многократни опити за модифициране на уравнението BET. И така, Андерсън предположи, че от втория до около деветия слой топлината на адсорбция се различава от топлината на кондензация с някаква постоянна стойност. Това направи възможно въвеждането на определена константа K 2 /r в най-простото уравнение, включително в него изотермата на адсорбция върху естествен кварц и различни проби от непорести иаморфен силициев диоксид. Такива стандартни изотерми са получени и за други системи.
Многобройни експерименти върху непорести сорбенти показват, че най-простото уравнение на BET е най-удобно за определяне на специфичната повърхност на твърдите адсорбенти. За такива цели се използват азот, аргон и криптон. Последното е за предпочитане за адсорбенти с малка специфична активна повърхност.
В същото време са известни редица случаи, когато по време на адсорбцията на азот върху непорести сорбенти с малка специфична активна повърхност при ниски относителни налягания от 0,005 2 /g. Тези стойности са в границите на стойностите, дадени в табл. 1.6.
Трябва да се отбележи, че основният недостатък на метода BET при определяне на специфичната активна повърхност на влакната е, че пробата от влакна се изследва в сухо състояние, което се различава значително от състоянието на влакното в разтвори в контакт с различни вещества, способни на адсорбция, например по време на боядисване, довършване, модификация на повърхността и др. Като правило, когато се навлажни с вода, специфичната активна повърхност на повечето влакна се увеличава значително, особено ако влакното може да набъбва във вода (памук, целулоза, вълна, вискоза и др.). Видимата или ефективна повърхностна площ на такива влакна може да варира с няколко порядъка в зависимост от естеството на адсорбционния слой. В последния случай възможността за използване на концепцията за повърхностна площ за адсорбция на повърхностноактивни вещества от водни разтвори, особено тези, които променят супрамолекулната структура на повърхностния слой на полимера и допринасят за набъбването на полимерните влакна, причинява някои трудности.
По-късно ще се занимаем с този проблем по-подробно. В някои случаи, за характеризиране на мокра повърхност, може да се използваадсорбция на някои багрила от водни разтвори. Адсорбция от неполярна среда (напр