СИЛИКАГЕЛЬ, Его получение, свойства и применение
Разделительная способность силикагеля в зависимости от пористости
Полнота и скорость разделения смесей зависят от природы адсорбента, от характера его пористости и от распределения пор по их размерам. Знание этой зависимости могло бы указать путь подбора адсорбентов для разделения той или иной смеси. Наличие силикагелей разных структурных типов дало возможность исследовать влияние характера пористости этих адсорбентов на их способность к разделению некоторых веществ, обладающих различной электронной структурой и различными геометрическими свойствами молекул.
В работах [335, 3361 проводили исследования влияния пористости силикагелей на разделение смеси бензол — гептан. Разделительную способность оценивали по количеству адсорбированного бензола до его проскока за слоем поглотителя, рассчитанного на 100 г силикагеля по уравнению [377]
_ ЮР • т ■ Nd А~ (100 - п) G »
Где т — объем выделившегося чистого гептана; п — содержание бензола в растворе; G — навеска силикагеля, В г; D — плотность ароматического соединения.
Разделительная способность силикагеля зависит от его структуры (табл. 42), она тем выше, чем больше в нем мелких пор. Крупнопористые силикагели не обладают способностью к разделению.
Для выяснения вопроса — можно ли связывать разделительную способность силикагеля с величиной его удельной поверхности, были испытаны два силикагеля — мелкопористый и крупнопористый — с одинаковой удельной поверхностью. Результаты испытания показали (табл. 43), что они резко отличаются по способности к разделению смеси бензола и гептана.
|
Таблица 42 Структурные характеристики силикагелей и их разделительная способность
|
|
Таблица 43 Разделительная способность силикагелей разной пористости
|
|
* Активность выражается в граммах адсорбированного бензола До его проскока за слоем адсорбента, рассчитанного на 100 г силикагеля. |
Известно, что благодаря возможности специфического взаимодействия я-электронных связей бензола с протони - зированным водородом гидроксильных групп поверхности силикагеля он адсорбируется лучше, чем гептан. Кроме того, молекулы бензола, как более мелкие, диффундируют
В поры адсорбента быстрее, чем более крупные молекулы гептана.
Существенную роль диффузионных явлений в динамических условиях разделения смесей подтверждают опыты по исследованию разделения системы метилциклопентан — метилцик - логексан, «-гептан-метилцикло - пентан, капроновая кислота — пропионовая кислота. При пропускании этих смесей через слой мелкопористого силикагеля в первый момент наблюдается избирательная адсорбция компонента с молекулами меньшего размера. Между тем в статических условиях поглощения лучше адсорбируется компонент с более тяжелыми молекулами.
|
Рис. |
|
T,MUH |
|
49. Выходные кривые компонентов пиролизного газа: |
|
/ — водород; 2 — метай и воздух; 3 — этаи; 4 — этилеи; 5 — Пропан; 6 — пропилеи; 7 — бутилен, полученный на силикагелях разной структуры (а — № 6; б — № 5; в — № 4). |
|
Структуры Ролизного газа. Как понентов пиролизного газа (рис. 49) и данных табл. 44, разделительная способность силикагеля тем больше, чем меньше диаметр его пор. Эти авторы показали, что разность теплот адсорбции AQ и критерий разделения для пара этан — этилен заметно возрастают с увеличением удельной поверхности силикагелей (см. табл. 44). Полнота разделения определяется расстоянием между пиками (см. рис. 49). Однако чрезмерное увеличение этого расстояния является в то же время вредным, так как при этом анализ становится более продолжительным. Кроме того, на силикагелях с высокой адсорбционной активностью наблюдается большое размытие хроматографических зон [338]. Поэтому для анализа |
Вяхирев с сотрудниками [338] исследовал влияние пористой силикагелей на разделение компонентов пи - видно из выходных кривых ком-
смесей выгоднее использовать силикагель с большим диаметром пор, так как в этом случае значительно сокращается время анализа и меньше размываются пики.
|
Таблица 44 Разность теплот адсорбции этана и этилена на силикагелях разной структуры
|
Киселев и Яшин [339] показали, что для каждой области температур кипения анализируемых веществ существует оптимальная пористость адсорбента.
Таким образом, размер пор адсорбента играет существенную роль при разделении компонентов смесей.
