Адсорбция как физико-химическое явление

Адсорбция как физико-химическое явление

Выяснение физико-химической сущности сорбционных процессов стоит начать с ключевых теоретических понятий.

Термодинамическая система - часть пространства, ограниченная действительными или мнимыми границами, которая представлена совокупностью взаимосвязанных фаз. Термодинамические системы могут быть открытыми, закрытыми и изолированными.

Системы открытого типа, например, организм человека, осуществляют с окружающей средой обмен веществами и энергией. Закрытые системы обмениваются только энергией. В изолированных системах, простейшей моделью которых обычный бытовой термос, полностью отсутствует обмен энергией и веществами с внешней средой.

Адсорбция как физико-химическое явление

Рис. 1.1. Пример закрытой термодинамической системы - герметично закупоренной флакон с раствором, в котором в равновесии сосуществуют две фазы - жидкость и насыщенный пар. В системе происходят процессы конденсации (1) и испарения (2). Через стеклянные стенки флакона
осуществляется обмен теплом с внешней средой. 3 - межфазная граница.

Фаза - однородная по составу и физико-химическим свойствам часть термодинамической системы, отделенная от других фаз поверхностью раздела (межфазной границей). Компонентами любой термодинамической системы в целом и каждой отдельной фазы являются индивидуальные химические вещества. Однофазная система, которая иначе называется гомогенной, может содержать много компонентов (например, настоящие растворы, смеси газов) и, наоборот, гетерогенная система, где сосуществуют две или более фаз, может быть представлена только одним компонентом (вода в точке замерзания состоит из двух фаз - жидкой воды и льда) . В реальных системах одна из фаз обычно дисперсная, то есть существует в виде мелких частиц, пузырьков газа, микрокапель жидкости и тому подобное. примерами гетерогенных систем являются лекарственные суспензии и эмульсии, сложные порошки; среди биологических объектов можно выделить микрогетерогенные системы - молоко, кровь, ликвор и др.

В термодинамических системах происходят физические и физико-химические процессы: фазовые превращения, диффузия, адсорбция, электролитическая диссоциация и другие явления, которые не сопровождаются возникновением новых веществ-компонентов, а только их перераспределением между фазами.

Адсорбция - это концентрирование веществ на поверхности раздела фаз. Адсорбция может происходить на поверхностях раздела «твердое тело - газ», «жидкость - газ» , «твердое тело - жидкость», «жидкость - жидкость».

Адсорбция как физико-химическое явление

Рис. 1.2. Адсорбция в системе «твердое тело - жидкость»: фаза 1 - частицы твердого вещества; фаза 2 - раствор, содержащий два компонента - растворитель (○) и растворенное вещество (•). На межфазной границе нет свободных мест (разница от адсорбции из газовой фазы): молекулы растворителя и растворенного вещества по конкурентным механизмом вытесняют друг друга с поверхности сорбента.

Адсорбция относится к универсальным природным явлениям и является звеном многих физиологических и патологических процессов. Среди них: адсорбция на плазматических мембранах как начальная стадия процесса поглощения любых веществ клетками и тканями; связывания кислорода и углекислого газа эритроцитами; взаимодействие антител с антигенами; образования пленки сурфактанта на межфазной границе «воздух-жидкость» в альвеолах легких, адсорбция солей желчных кислот на поверхности жировых капелек как стадия пищеварения и усвоения липидов в ЖКТ; формирование желчных камней, атеросклеротических бляшек и тому подобное.

Явление адсорбции широко используется в производственных процессах для получения определенных продуктов и удаление сопутствующих веществ из растворов, а также является основой хроматографии - одного из самых эффективных аналитических методов.

Родственным к адсорбции есть явление адгезии - соединение разнородных конденсированных фаз, которые были привлечены к молекулярного контакта друг с другом. В качестве примера можно привести адгезию микроорганизмов к биологическим поверхностей, в основном в слизистых оболочек. Отличие между механизмами адгезии и адсорбции схематично изображено ниже.

Адсорбция как физико-химическое явление

Рис. 1.3. Адсорбция (а) - взаимодействие поверхности твердой фазы с молекулами или ионами; адгезия (б) - «слипания» двух макроскопических поверхностей.

В дальнейшем мы будем рассматривать процесс адсорбции растворенных веществ (сорбат) на границе «твердое тело (сорбент) - жидкость» (рис. 1.2), который в основном случается
в механизме действия медицинских сорбентов. Здесь уместно заметить, что отнесение к сорбентов таких веществ как поливинилпирролидон (препарат гемодез), декстран и других, является спорным: в результате полного растворения в воде эти препараты образуют гомогенную систему, в которой отсутствует атрибут адсорбции - поверхность раздела фаз.

По механизмом действия эти вещества приближаются к комплексообразователям (табл. 1.1).

Сорбенты Комплексообразователи
Твердые по агрегатному состоянию вещества, нерастворимые в воде, возможно ограниченное набухание (пектин). Жестко расположены
на поверхности центры адсорбции способны образовывать только по одной связи с молекулой
или ионом сорбата
( «одновалентные» центры)
Вещества, хорошо растворимые или такие, которые неограниченно набухают. Связывание молекулы или иона сорбата (лиганда) происходит одновременно несколькими реакционными центрами, при этом молекула комплексообразователя, как правило, меняет конфигурацию

Таблица 1.1. Структурно-химические особенности сорбентов и комплексообразователей.

Итак, адсорбция происходит только в гетерогенных системах. Движущей силой процесса адсорбции является стремление системы уменьшить межфазную энергию - поверхностное натяжение. Это достигается: 1) за счет коагуляции или конденсации, то есть сокращение поверхности межфазной границы, или 2) путем адсорбции растворенных веществ на поверхности твердой фазы. Механизм (2) объясняется следующим образом: если атомы вещества содержатся внутри твердой частицы, то их энергия уравновешенная взаимодействием с соседними атомами, атомы на поверхности частицы компенсируют поверхностное натяжение за счет привлечения молекул из раствора. Адсорбционное взаимодействие с поверхностью сорбента осуществляется с участием «слабых» физических (дисперсионных, дер-ваальсовых) или гораздо более крепких химических сил. В результате физической адсорбции устанавливается динамическое равновесие, когда одновременно с адсорбцией с одинаковой скоростью происходит процесс десорбции вещества в раствор:

Адсорбция как физико-химическое явление

где А - центры адсорбции на поверхности сорбента; М - молекулы сорбата; АМ - адсорбированные молекулы (адсорбционные комплексы).

Соответствующая константа равновесия имеет следующий вид:

Адсорбция как физико-химическое явление

где [А] - концентрация незанятых центров адсорбции на поверхности сорбента; [М] - концентрация свободного сорбата, или равновесная концентрация (или Ср) [АМ] - концентрация связанного сорбата, или величина адсорбции (Г). Величину адсорбции измеряют в моль / м2 (в биомедицинской литературе размерность этого показателя обычно выражают в мг / г).

Для математического описания физической адсорбции, что необходимо для толкования и прогнозирования практических результатов, предложено несколько моделей. Простой из них является безграничная поверхность, на которой из разбавленного раствора адсорбируются молекулы вещества. Взаимодействия между адсорбированными молекулами нет, поскольку расстояние между ними слишком велика, наличие растворителя не учитывается. При этом, независимо от концентрации сорбата, устанавливается его устойчивое распределение между поверхностью и раствором. Математическим выражением этой закономерности (закона Генри) является линейная зависимость Г = КС, которая следует из (1.2), когда [М] заменить на С, а [АМ] на Г, и принять, что для безграничной поверхности концентрация незанятых центров адсорбции постоянна ([А] = const). График зависимости величины адсорбции от равновесной концентрации при постоянной температуре называют изотермой адсорбции. Изотерма Генри не описывает процесс в случае высоких концентраций сорбата - в эксперименте наблюдается значительное отклонение от линейной зависимости.

Фрейндлихом в 1906 было предложено эмпирическое уравнение Г = КС1 / х, графиком которого является параболическая зависимость (рис. 1.4, б). Несмотря на расширение диапазона пригодности, изотерма Фрейндлиха также оказалась неточной для малых и особенно больших концентраций сорбата. Однако на практике изотерма адсорбции Фрейндлиха используется и до сих пор.

Адсорбция как физико-химическое явление

Наконец, американский физико-химик И. Ленгмюр в 1916 вывел уравнение, которое хорошо сочетает экспериментальные данные с теорией как в случае адсорбции газов, так и для адсорбции из растворов. по модели Ленгмюра, молекулы сорбата на поверхности не взаимодействуют между собой, даже на малых расстояниях, а поверхность имеет ограниченный размер. Следовательно, с увеличением концентрации сорбата поверхность стремится к насыщению, когда на ней образуется монослой из молекул сорбата. Минуя выводы, представляем уравнение изотермы Ленгмюра в окончательном виде:

Адсорбция как физико-химическое явление

где Гmax - величина предельной адсорбции в условиях полного насыщения поверхности, равное сумме центров адсорбции [А] + [АМ].

График изотермы Ленгмюра является кривой с выходом на «плато» (рис. 1.4, 1.5). Чем интенсивнее процесс адсорбции по сравнению с десорбцией, тем круче изотерма и большее значение константы адсорбции.

Константы, входящие в уравнения Ленгмюра - величина предельной адсорбции (Гmax) и константа адсорбции (K) - одинаково важны для характеристики конкретного адсорбционного процесса. Так, Гmax является показателем размера поверхности, доступной для данного вида сорбата, тогда как K характеризует сродство ( «афинитет») молекул сорбата к поверхности. В условиях конкурентной адсорбции из многокомпонентной среды должно количественно преобладать извлечения веществ, характеризующихся большими константами адсорбции, или, если адсорбция веществ проводилась в разное время, наблюдается вытеснение с поверхности одного вещества другим. Эту закономерность сформулировал Фрейндлих в 1910 г .: чем интенсивнее вещество абсорбируется с
индивидуального раствора, тем лучше она поглощается из смеси, поскольку имеет сильную способность к вытеснению. Молекулы воды борются за центры адсорбции на поверхности сорбента наравне с растворенными веществами.

Адсорбция как физико-химическое явление

Рис. 1.4. Изотерма адсорбции - график зависимости величины адсорбции от концентрации сорбата в растворе: а - схематическое изображение изотермы Ленгмюра; б - сопоставление изотерм Фрейндлиха и Ленгмюра на примере адсорбции фенобарбитала из жидкости, имитирующей шлуновий сок.

Адсорбция как физико-химическое явление

Рис. 1.5. Изотермы адсорбции сывороточного альбумина быка и желатина на силикс с 0,1 М фосфатного буфера, рН 5,7. Изотермы относятся к «ленгмуровского» типа. Как видно, предельная адсорбция для альбумина составляет около 600 мг / г, для желатина - 350 мг / ч.

Примером конкурентной адсорбции является сорбция белков с биологических жидкостей. Белки борются за место на межфазных границах в соответствии с их молекулярной массы и концентрации. Меньшие по размеру белки, имеющие большую скорость диффузии, первыми концентрируются на границе раздела, однако впоследствии массивные, однако менее подвижны белки вытесняют часть легких белков (эффект романе), и тогда устанавливается равновесие. Например, при соотношении в растворе концентраций сывороточного альбумина человека (САЛ) и фибриногена (ФГ) 8: 1 количество адсорбированного на различных поверхностях (золото, алмазоподобных углерод, титан и нитрид титана) САЛ была всегда меньше, чем для ФГ: ГФГ / ГСАЛ = 1,3 - 3,4. Несмотря на то, что меньшие по размеру молекулы САЛ способны быстрее сорбироваться в мелких порах поверхности, большие по размеру (МФГ / МСАЧ ≈ 5,1) и с большим сродством молекулы ФГ впоследствии вытесняют молекулы САЛ с поверхности. Следует добавить, что, в отличие от других межфазных границ, на грани «твердое тело - жидкость» эффект романе проявляется не в полном объеме - через специфическое взаимодействие белков с поверхностью.

Другой пример - адсорбция белков силиксом и энтеросгель со модельных растворов. Как видно из рис. 1.6, взаимодействие желатина и яичного альбумина с силиксом характеризуется изотермами «высокой родства»: величины предельной адсорбции составляют 290 и 340 мг / г, а константы равновесия адсорбции - около 9 и 4 соответственно. Для энтеросгеля характерные пологие изотермы «низкого сродства» с константами адсорбции для обоих белков меньше 1, при этом адсорбция овальбумина на энтеросгели далека от насыщения из-за слабой фиксации молекул белка на его поверхности, а также вследствие медленной перестройки адсорбционных комплексов при диффузии адсорбата в поры адсорбента за возможного изменения распределения пор по размерам (РПР), поскольку энтеросгель имеет относительно низкую прочность частиц. На участке малых концентраций адсорбция белков на энтеросгели в несколько раз уступает адсорбции на силикс.

Адсорбция как физико-химическое явление

Рис. 1.6. Изотермы адсорбции желатина (кривые 1 и 2) и овальбумина (3 и 4) на энтеросгели (1 и 3) и силикс (2 и 4).

Кроме изотерм Фрейндлиха и Ленгмюра, наиболее часто встречающихся на практике, адсорбции из растворов можно представить другими кривыми (S-, L-, Н, С-тип, ступенчатая кривая, кривая с максимумом и т.п.), является результатом осложнения базовой ленгмюривськои модели взаимодействиями «сорбат-сорбат», «сорбат-растворитель», «растворитель-поверхность». Всего, по классификации Гильса и соавторов, существует 17 типов изотерм, характеризующих адсорбцию из растворов. Один из примеров: если молекулы растворенного вещества хорошо взаимодействуют между собой, то после достижения предельной адсорбции над монослоем начнут формироваться дополнительные слои, а в случае сильного адсорбции растворителя - цепи или кластеры из молекул сорбата.

Процесс многослойной адсорбции характеризуется S-образной изотермой Брунауэра-Эммета-Теллера (БЭТ), которая считается более универсальной по изотермы Ленгмюра.

Другой пример: с концентрированных растворов преобладает адсорбция растворителя, а не растворенного вещества, в результате на кривой адсорбции появляется максимум. С последнего примера следуют важные практические выводы: 1) более исчерпывающе адсорбция происходит из растворов низкой концентрации; 2) адсорбции мешают растворители, которые хорошо адсорбируются (адсорбция воды на угле незначительна, поэтому уголь лучше адсорбирует вещества именно из водных растворов).

Экспериментально величину адсорбции определяют, помещая в уровне по объему растворы с разной концентрацией сорбата одинаковые навески сорбента; во время проведения адсорбции смеси умеренно перемешивают. После установления адсорбционного равновесия при данной температуре определяют равновесную концентрацию Ср. Зная исходную концентрацию сорбата Со, объем раствора V и массу навески сорбента, т, рассчитывают Г, мг / ч:

Адсорбция как физико-химическое явление

Результаты измерений выражают в виде изотермы адсорбции (см. выше), для построения которой необходимо иметь не менее 6 (оптимально 10) экспериментальных точек. Из графика изотермы можно примерно определить Гmax (рис. 1.5). Из-за большого объема эксперимента метод построения изотермы больше годится для научных исследований. Быстро определить активность сорбента с целью контроля его качества можно с использованием 1-2 выходных концентраций сорбата (метод точечных измерений).

Иногда адсорбционную активность удобнее представить как степень удаления (α) сорбата из раствора, который выражают в процентах:

Данные, приведенные в табл. 1.2, демонстрируют значительное преимущество высокодисперсного диоксида кремния (ВДК) над углеродными сорбентами по степени удаления белка из водной среды.

Сорбент Степень удаления белка,%
из воды, рН 6,5 из 0,9% раствора
NaCl,
pH 6,5
из 0,1 М
фосфатного
буфера,
рН 5,7
Высокодисперсный кремнезем (полисорб МП, силикс) 27/64 60/90 62/95
Сферический углеродный гемосорбент - СУГС 1,8 / 0 2,4 / 5,4 3,0 / 4,6
Уголь активированный - СКН 4,0 / 6,0 0 / 6,0 0 / 5,3
Активированный углеродный волокнистый материал - АУВМ 9,2 / 10 5,2 / 12 6,4 / 14

Таблица 1.2. Сравнение адсорбционной активности ВДК и углеродных сорбентов по сывороточного альбумина быка / суммы белков плазмы

Для физической адсорбции академик П. Ребиндер сформулировал правило «выравнивания полярности фаз», которое устанавливает порядок адсорбции в системе «сорбент - растворитель - сорбат»: сорбат тем лучше абсорбируется, чем больше разница полярностей между ним и растворителем. При этом на межфазной границе гидрофильно-гидрофобные молекулы поверхностно-активных веществ (ПАВ) адсорбируются таким образом, чтобы полярная часть молекулы была обращена к полярной фазы, а неполярная - до неполярной. Отсюда следует, что ЮАР из водных растворов имеют лучшее адсорбироваться на гидрофобных поверхностях (рис. 1.7, а), а с малополярних растворителей - на гидрофильных (рис. 1.7, б). Если для водной среды применить гидрофильный адсорбент, то преимущественно будет сорбироваться вода, а не растворенное вещество (рис. 1.7, в).

Исключение составляет адсорбция гидрофильных высокомолекулярных соединений, которая является энергетически выгодной за счет увеличения энтропии: примером могут служить высокие показатели адсорбции белков из водной среды на гидрофильному силикс. (энтропия - термодинамическая функция, которая характеризует молекулярный хаос в системе; в процессах, происходящих самостоятельно, энтропия возрастает). Увеличение энтропии при адсорбции белка объясняют разупорядочением белковой глобулы при фиксации на поверхности. Кроме энтропийного фактора, адсорбции белков на силикс способствует многоцентровый механизм связывания: для десорбции необходимо, чтобы одновременно разорвались все связи, удерживающие молекулы белка на поверхности (рис. 1.7, г), а это маловероятно.

Адсорбция как физико-химическое явление

Рис. 1.7. Адсорбция поверхностно-активных веществ, например, солей желчных кислот (а, б, в) и белка (г) на различных поверхностях.

Если связки вещества не ограничивается поверхностным слоем, а происходит поглощение всем объемом сорбента, то используют термин абсорбция. Роль абсорбента обычно выполняет жидкость, которая поглощает абсорбат путем его растворения. Фактически к абсорбентов можно отнести и активированный уголь, который характеризуется разветвленной системой наноразмерных пор. В реальных условиях процессы адсорбции и абсорбции накладываются друг на друга: исходное концентрирования абсорбату на поверхности жидкой фазы сопровождается произвольной диффузией его молекул по всему объему жидкости (или по лабиринту пор сорбента). Из-за медленной диффузии скорость установления равновесия при абсорбции меньше: для связывания веществ на поверхности непористого силикса достаточно нескольких минут, зато процесс сорбции высокопористая углеродными препаратами длится несколько часов, а иногда - дней.

Химическая адсорбция (ионный обмен, образование водородных и ковалентных связей) приводит, как правило, к необратимой фиксации сорбата на поверхности сорбента. Вообще химическую адсорбцию, или хемосорбцию, можно рассматривать как крайний вариант физической адсорбции, для которого константа равновесия в уравнении изотермы Ленгмюра безмерно большой (K → ∞).

Ионный обмен является процессом замещения ионов на поверхности сорбента ионами растворенного вещества. Сорбент поглощает из раствора катионы или анионы, отдавая в раствор эквивалентное количество катионов (катиониты) и анионов (аниониты) другой природы (рис. 1.8).

Адсорбция как физико-химическое явление

Рис. 1.8. Схема ионно-обменной адсорбции.

Взаимодействие по данному механизмом характерна для ионно-генных веществ, например, для водорастворимых солей. Направленность процесса адсорбции зависит от родства поверхности к тем или иным ионов. Различные ткани организма имеют катионообменные свойства в физиологическом интервале рН. Переход к анионного обмена происходит в слабокислой среде. По катионообменные свойства биологических структур в основном ответственные карбоксильные и фосфатные группы, за анионообменные - аминогруппы белков. Ионный обмен играет важную роль в транспорте ионов через биологические мембраны: белки-переносчики в определенных состояниях проявляют разную селективность относительно ионов Na +, K +, Ca2 +, Cl- и др.

Ионный обмен широко используют в технике и промышленности для очистки воды, выделение ионов металлов, в частности радионуклидов, в производстве витаминов, антибиотиков, аминокислот и тому подобное. К ионообменных материалов принадлежат гидроксид алюминия, природные и искусственные алюмосиликаты и глинистые материалы (катиониты), синтетические ионно-обменные смолы (катиониты и аниониты), натриевая соль фосфата целлюлозы, холестирамин, специально модифицированные угольные сорбенты.

Разновидностью хемосорбции является биоспецифического, или аффинная сорбция. Сорбенты, специально модифицированные антигенами, антителами, ферментами, субстратами и т.п., применяют для необратимого связывания и удаления соответствующих молекул биологически активных веществ (БАВ).

Рассмотрены сорбционные механизмы - адсорбция, абсорбция и ионный обмен - объединяются более общим термином сорбция (от лат. Sorbere - поглощать, впитывать). Сорбция - это свойство твердых тел и жидкостей поглощать вещества из окружающей среды.

Лечебный эффект сорбционных методов может быть значимым лишь при условии применения высокодисперсных, лучше наноразмерных, или пористых материалов, имеющих большую удельную поверхность. Удельная поверхность (Sуд), которую выражают в м 2 / г, является важной физико-химической характеристикой сорбционных материалов. Например, Sуд активированных угольных сорбентов благодаря разветвленной системе пор может достигать более 2000 м2 / г; для высокодисперсных аморфных кремнеземов, полученных сжиганием кремний-органических соединений, Sуд = 150-400 м2 / г; зато для большинства сорбентов, полученных перемалыванием минеральных веществ, этот показатель не превышает 10-15 м2 / г.

Для определения Sудт используют различные методы. Распространенным является метод низкотемпературной адсорбции / десорбции газов - азота или аргона. Сущность метода заключается в том, что при глубоком охлаждения поверхность сорбента покрывается сплошным слоем из молекул газа, причем небольшой размер молекул азота или аргона делает проникновение в мельчайшие поры. Измерение количества десорбованого газа после повышения температуры позволяет установить Sуд сорбента.

Для пористых, в частности угольных сорбентов и цеолитов, значимой физико-химической характеристикой является пористость, мерой которой служит суммарный объем пор (см3 / г). Этот показатель определяют на специальном оборудовании, измеряя объем жидкости - бензола или ртути, которая сплошь заполняет систему пор в навеске сорбента. Существует официальная классификация пор по размеру, авторство которой принадлежит академику Н.Н. Дубинину: макро-, d> 50 нм; мезо, d = 2-50 нм; и микропоры, d < 2 нм.

Адсорбция как физико-химическое явление

Рис. 1.9. Распределение пор по размеру в микропоруватих сорбентах: а - дегидратированный цеолит; б - типичный силикагель; в - активированный уголь; 10 Е = 1 нм.

В определенном диапазоне, иногда довольно широком, что является признаком аморфных материалов - силикагелей, активированного угля (рис. 1.9).

Показатели пористости (суммарный объем пор, РПР) влияют на скорость сорбции веществ из водных растворов, которая зависит от скорости течения последовательных стадий: транспорта сорбата к поверхности сорбента; диффузии сорбата внутрь сорбента и адсорбции на внутренней поверхности сорбента. Кинетика сорбции целом определяется самой медленной стадией.

Исходя из структурных особенностей и поведения в условиях конкурентной адсорбции, сорбенты можно разделить на три основные морфологические группы:

  1. Адсорбенты, состоящие из частиц с внутренними микро- и мезопор. К этой группе относятся: микро-пористый уголь, мезопористые силикагели, мезопористые сита, цеолиты, пористые полимеры и др. Особенности этих материалов: высокая Sуд, до 3000 м2 / г; наличие узких микропор, d 50 нм) значений сорбционный объем (0,3-3 см3 / г); наличие кислородсодержащих адсорбционных центров. Время установления равновесия в условиях конкурентной адсорбции может занимать несколько суток для полимеров от нескольких минут до десятков минут - для низкомолекулярных соединений (рис. 1.10, а).
  2. Высокодисперсные материалы, состоящие из непористых первичных наночастиц. К этой группе относятся: пирогенные нанооксидов (в частности ВДК), сажи, аэрозоли и порошковые полимеры. Характеристики этих материалов: распределение первичных непористых частиц по размеру 3 100 нм и, соответственно, Sуд = 50-500 м2 / г; наличие агрегатов (50-1000 нм) первичных частиц и агломератов размером более 1 мкм; низкая насыпная плотность, 0,04-0,2 г / см3; быстрая адсорбция и быстрое уравнивание по одно- и многокомпонентной адсорбции (рис. 1.10, б; стрелкой показано механически непрочное образования - агломерат).
  3. Материалы с внутренней и текстурной пористостью. К ним относятся: природные глины и цеолиты; микро / широкопористые угольные сорбенты; нанотрубки; специально синтезированные кремнезема; гибридные углерод-минеральные адсорбенты, полимеры и тому подобное. Особенность этих материалов - пористость первичных частиц и наличие значительных пустот внутри вторичных агрегатов. Во многих случаях эти материалы, которые сочетают структурно-адсорбционные свойства представителей первых двух морфологических групп, являются наиболее эффективными сорбентами, поскольку микропоры обеспечивают поглощение низкомолекулярных веществ, а текстурная пористость способствует адсорбции высокомолекулярных и быстрому транспорту
    низкомолекулярных соединений в микропоры. Время установления равновесия занимает промежуточное место между показателями первой и второй групп (рис. 1.10, в).

Адсорбция как физико-химическое явление
Рис. 1.10. Морфологические типы сорбентов. частицы схематически изображены сферическими.

Известно, что выбор сорбента с той или иной пористой структурой позволяет влиять на избирательность сорбции токсинов и вызывать терапевтический эффект. Например, микропористые сорбенты с мощным адсорбционным потенциалом эффективны при острых отравлениях, тогда как терапия эндотоксикоза, аутоиммунных заболеваний должна ориентироваться
на сорбенты с мезо- и макропористой структурой. Применение сорбентов с максимально большой поверхностью, которая обеспечивается тонкими порами, в состоянии мгновенно сдвинуть все стали равновесия в непредсказуемый сторону. Именно поэтому активированный уголь несколько утратило свою значимость в широкой медицинской практике, особенно - в педиатрии.

Отправить комментарий