Сорбционные свойства товаров

Основные сведения о сорбции

Одним из вариантов взаимодействия материалов и готовых изделий с окружающей средой является поглощение веществ, которые составляют ее. Способность материалов поглощать другие вещества называется сорбцией. А процесс, который является обратным сорбции, представляет собой десорбцию.

И сорбция, и десорбция характеризуются как сложные явления, т. к. содержат в себе несколько процессов, при которых удержание веществ осуществляется за счет межмолекулярных сил взаимодействия.

Вещество, которое находится в окружающей среде и поглощается другим материалом, называют сорбатом (сорбтивом). А тот материал, который поглощает твердое тело или жидкость, называется сорбентом.

В зависимости от того, сорбция какого характера проявляется у материала, он может быть отнесен к одной из следующих групп:

• абсорбенты — это тела, которые образует с поглощенным веществом твердый или жидкий раствор;
• адсорбенты — это тела, которые поглощают или сгущают вещество на своей (как правило, сильно развитой) поверхности;
• химические поглотители - это тела, которые вступают в химическое взаимодействие с поглощаемым веществом;
• ионообменные сорбенты (иониты) - это тела, которые поглощают из растворов ионы одного типа и выделяют в раствор эквивалентное количество ионов другого типа.

Сорбенты получили широкое распространение как штатные средства для обеспечения экологической безопасности. В частности, они часто используются на автозаправочных станциях, для очистки технической воды. Кроме того, при помощи сорбентов устраняют последствия нефтеразливов. Широко используют такие сорбенты, как активированный уголь, силикагель, оксид алюминия, диоксид кремния, различные ионообменные смолы, дибутилфталат и др.

На процессах сорбции и десорбции базируется деятельность по очистке вод, масел и газов от примесей, по осветлению растворов, а также деятельность в хроматографии.

Процессы сорбции влаги, которые содержатся в воздухе, которые наблюдаются по ходу транспортирования, хранения и эксплуатации большинства товаров. В результате происходит изменение свойств товаров. Так, изменение влажности многих волокнистых материалов приводит к резким изменениям их прочности, электро- и теплопроводности, объемной массы, стойкости к гниению и т. д.

Основные формы сорбции

Различают четыре основных формы, в которых может осуществляться сорбция - адсорбция, абсорбция, хемосорбция, капиллярная конденсация.

Адсорбция считается поверхностной сорбцией. Причина ее возникновения - наличие энергии некомпенсированных сил межмолекулярного взаимодействия. Именно эта энергия позволяет удержать молекулы влаги на поверхности материала.

При адсорбции водяные пары могут достигать разной величины. Ее значение определяется структурой и свойствами материала, поверхностью сорбента, давлением, температурой, относительной влажностью окружающей среды, т. е. адсорбция влаги повышается при увеличении поверхности сорбента, при росте давления и относительной влажности окружающей среды, при снижении температуры.

Процессу адсорбции характерна высокая скорость протекания. Следовательно, достижение равновесного состояния требует долей или нескольких секунд.

Хемосорбция представляет собой концентрирование веществ на поверхности твердого тела, характерной чертой которого является образование химических соединений.

Абсорбция означает, что вещество поглощается по всему объему сорбента. Оно обычно медленно проникает в межмолекулярное пространство сорбента в результате процесса диффузии. В связи с этим равновесие достигается в течение достаточно длительного времени (до нескольких часов).

Молекулы влаги, которые проникли глубоко, удерживаются за счет наличия внутри материалов неуравновешенных межмолекулярных сил. При десорбции обратное движение молекул тоже медленное.

Суть капиллярной конденсации состоит в сжижении паров воды в стенках (порах) смачиваемых пористых тел. Сорбция в этой форме возникает, когда стенки капилляра смачиваются водой. В результате пар, который еще не достиг давления насыщения по отношению к плоской поверхности, становится насыщенным по отношению к жидкой фазе в капилляре. Капиллярная конденсация происходит в условиях высокой относительной влажности в течение нескольких десятков минут и даже часов.

Описание процессов сорбции влаги

Для выражения содержания влаги в воздухе используются показатели абсолютной и относительной влажности. Абсолютной влажностью воздуха называется масса водяного пара в единице объема, которая, как правило, увеличивается с повышением температуры. Если содержание паров воды в единице объема соотнести с максимально возможным содержанием при определенной температуре воздуха, то будет определена относительная влажность воздуха.

Способность материала сорбировать влагу из окружающей среды, которая характеризуется относительной влажностью воздуха 98 %, называется гигроскопичностью. В то же время влагоотдача — это способность материала, которая имеет гигроскопическое влагосодержание, отдавать пары воды в окружающую среду с относительной влажностью воздуха 2 %. А способность материала поглощать влагу при полном погружении его в воду - это водопоглощение.

Таким образом, у многих материалов и изделий имеются определенные сорбционные свойства, которые сказываются на необходимости обеспечивать те или иные условия производства, хранения, транспортирования, реализации, потребления товаров.