В отличие от графитированной сажи поверхность активированного угля имеет микропоры. По классификации М.М.Дубинина к микропорам относятся поры, размер которых соизмерим с размерами молекул адсорбата. М.М.Дубининым была развита теория объемного заполнения микропор, согласно которой микропоры заполняются адсорбатом в жидком состоянии. Кроме того, он совместно с Радушкевичем вывел уравнение, обобщающее результаты нескольких тысяч экспериментов. Это уравнение позволяет рассчитать зависимость адсорбции от относительного давления паров адсорбата если известен размер микропор и мольный объем адсорбата
(4.3)
здесь θ- степень заполнения микропор, х – радиус микропор, нм; V/V0 – отношение мольных объемов адсорбата и бензола. На рис. 5 представлены зависимости степени заполнения парами бензола микропор и поверхности графитированной сажи. Видно, что малых значениях относительного давления адсорбция на микропористом сорбенте – активированном угле на несколько порядков превышает адсорбцию на гладкой поверхности графитированной сажи. Именно это отличие обусловило применение активированного угля в противогазах и стимулировало исследования факторов, влияющих на адсорбцию в микропористых сорбентах.
Рис.4.5 Изотермы адсорбции бензола 1 -в микропорах по уравнению Дубинина- Радушкевича; 2- на плоской поверхности по БЭТ.
Видно, что заполнение микропор начинается при очень низких значениях относительного давления адсорбата. Это обусловило применение активированного угля в противогазах, и как следствие вызвало интерес к исследованиям по адсорбции.
Ранее мы установили, что величина равновесного расстояния между контактирующими поверхностями также составляет доли нанометра [4].
Рис.4.6.Зависимость энергии взаимодействия от расстояния между плоскостями
Поэтому зазор на контакте можно рассматривать как микропору. Молекулы, адсорбированные в микропорах теряют возможность перемещаться вдоль поверхности, но приобретают способность к колебаниям внутри микропоры. Сталкиваясь со стенками они оказывают на них давление пропорциональное числу ударов и кинетической энергии.
В 1944 г был обнаружен катастрофический износ графитовых электрощеток при подъеме самолетов на высоту более 10 км. Проведенными исследованиями было установлено, что низкое трение графита на воздухе является частным случаем граничного трения. Оно обусловлено наличием в точках фактического контакта смазочного слоя из адсорбированных из воздуха молекул воды.
Учитывая большую значимость этой проблемы, Сэвиджем и Ланкастером были поставлены лабораторные исследования этого явления. Ими было показано, что в вакууме графит не имеет смазочной способности, но при добавлении в вакуумную камеру очень малых количеств паров воды и органических веществ (например, 1-бромпнетана 0,00027 мм рт. ст.) смазочная способность восстанавливается. Учитывая важность этой проблемы, и поскольку данные Сэвиджа и Ланкастера различались на несколько порядков, для получения надежных данных в НИИграфит была создана специальная установка (рис.4.6) [6], разработана методика и исследовано влияния парциального давления 14 адсорбатов на трение и изнашивание углеродных материалов в широком интервале значений парциальных давлений.
Рис.4.6 Установка для исследования влияния состава газовой среды на трение и износ графита
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.