Адсорбция на границе раздела твердое тело — жидкость

Адсорбционный процесс на поверхности твердого сорбента из растворов является более сложным, чем на поверхности жидкости. В этом случае одновременно протекает адсорбция растворенного вещества и растворителя, при этом надо учитывать взаимодействие между молекулами компонентов раствора. В зависимости от природы растворенного вещества (неэлектролит или электролит) различают два вида адсорбции веществ из растворов на поверхности твердого адсорбента:

• 1) молекулярная — адсорбция молекул растворенного неэлектролита и молекул растворителя;
• 2) ионная — адсорбент избирательно поглощает один из ионов растворенного электролита (ионообменная).

Молекулярная адсорбция детально описана в работах советского ученого П. А. Ребиндера, который сформулировал правило уравнения полярностей растворенного вещества и растворителя.

Чем больше разность полярностей между растворенным веществом и растворителем — чем меньше растворимость вещества в данном растворителе — тем лучше оно будет адсорбироваться на поверхности твердого адсорбента.

Это правило объясняет ориентацию молекул ПАВ на границе раздела твердое тело — жидкость: полярная часть молекулы будет обращена к полярной фазе, неполярная часть — к неполярной (см. рис. 3.2). Например, все гидрофильные адсорбенты (силикагель, глины) хорошо адсорбируют ПАВ из неполярных или слабо полярных растворителей. Из водных растворов (полярных растворителей) хорошо адсорбируют ПАВ гидрофобные сорбенты — уголь, графит, тальк, парафин.

Таким образом, на поверхности раздела твердый адсорбент — раствор возможны три случая адсорбции:

• 1) положительная — молекулы растворенного вещества адсорбируются в большем количестве, чем растворитель;
• 2) отрицательная — преимущественно адсорбируется растворитель;
• 3) адсорбция отсутствует — концентрация растворенного вещества одинакова на поверхности адсорбента и в объеме раствора.

Адсорбция на поверхности раздела твердый адсорбент — раствор зависит не только от природы растворенного вещества, но и от природы адсорбента и растворителя — от явления смачивания (см. параграф 3.4). Адсорбция растворенных веществ твердыми адсорбентами подчиняется следующему правилу.

Чем лучше растворитель смачивает поверхность адсорбента, тем меньше адсорбция растворенного вещества из данного растворителя на этой поверхности. Следовательно, если растворитель плохо смачивает поверхность адсорбента, происходит адсорбция молекул растворенного вещества на твердой поверхности.

Природу твердой поверхности можно изменить добавкой поверхностно-активных веществ, например, гидрофильную сделать гидрофобной, или гидрофобную — гидрофильной.