Капілярна конденсація - студопедія
Мал. 21. Капілярна конденсація
При невисоких тисках пар адсорбується на стінках капілярів (пор). У найтонших капілярах або в звуженнях капілярів змінного перерізу шари конденсату з'єднуються і, якщо рідина добре
змочує поверхню твердого тіла, поверхня рідини на кордоні з парою утворює увігнутий меніск (рис. 21).
Відомо, що тиск насиченої пари над увігнутою поверхнею (з радіусом кривизни r) рідини менше тиску пара над плоскою поверхнею (радіус кривизни дорівнює ¥).
В результаті пар, який над плоскою поверхнею є насиченим, виявляється пересиченим при контакті з увігнутою поверхнею рідини і конденсується.
На другій стадії йде заповнення капілярів рідиною - капілярна конденсація. Зовні це проявляється як різке збільшення адсорбції при тиску РS (рис. 22).
Зв'язок між радіусом сферичного меніска і тиском насиченої пари при температурі Т над меніском виражається рівнянням Томсона (Кельвіна):
де РR - тиск насиченої пари над увігнутим меніском з радіусом кривизни r; р ¥ - тиск насиченої пари над плоскою поверхнею (радіус кривизни плоскої поверхні дорівнює нескінченності); # 963; - поверх-
ностное натяг рідини; r - радіус кривизни увігнутого меніска; Vm - молярний об'єм рідини; R - універсальна газова стала.
Рівняння Томсона-Кельвіна є основним при розрахунках, пов'язаних з явищем капілярної конденсації. Знаючи тиску РR і р ¥. можна обчислити максимальний радіус капілярів, в яких буде відбуватися конденсація. Ці дані необхідні для правильного підбору адсорбенту.
Капілярна конденсація - вторинне явище. Вона відбувається не під дією адсорбційних сил, а під дією сил тяжіння пара до увігнутому меніску рідини.
Капілярна конденсація відбувається зазвичай досить швидко, завершуючи в кілька хвилин.
На практиці явище адсорбції, що супроводжується капілярної конденсацією, застосовують в процесі рекуперації, тобто уловлювання та повернення у виробництво летких розчинників. Наприклад, при отриманні пектину (який широко застосовується в харчовій промисловості) з бурякового жому використовується етиловий спирт. В ході виробничих операцій випаровується
2 л етанолу в розрахунку на 1 кг пектину. Для уникнення втрат спирту повітря, насичене парами етанолу, пропускають через шар пористого адсорбенту - активованого вугілля, в капілярах якого спочатку йде адсорбція, а потім капілярна конденсація спирту. Після насичення адсорбенту через нього пропускають гарячу водяну пару, в результаті чого відбувається випаровування і десорбція спирту, і водно-спиртову парову суміш конденсируют в холодильнику.