Изотерма сорбции влаги - Moisture sorption isotherm
В состоянии равновесия соотношение между содержанием воды и равновесной относительной влажностью материала может быть отображено графически в виде кривой, так называемой изотерма сорбции влаги. Для каждого влажность значение, a изотерма сорбции указывает соответствующий содержание воды значение при заданной постоянной температуре. Если состав или качество материала изменяется, то его сорбционное поведение также изменяется. Из-за сложности сорбционных процессов изотермы не могут быть определены расчетным путем, а должны быть зарегистрированы экспериментально для каждого продукта.
Связь между содержанием воды и активность воды (аш) является сложным. Увеличениеш обычно сопровождается увеличением содержания воды, но нелинейным образом. Это соотношение между активностью воды и содержанием влаги при данной температуре называется изотермой сорбции влаги. Эти кривые определены экспериментально и представляют собой отпечаток пищевой системы.[1]
Теория ставок (Brunauer-Emmett-Teller) предоставляет расчет для описания физической адсорбции молекул газа на твердой поверхности. Из-за сложности процесса эти расчеты являются умеренно успешными; тем не мение, Стивен Брунауэр смогла разделить изотермы сорбции на пять обобщенных форм, как показано на рисунке 2.
Он обнаружил, что для изотерм Типа II и Типа III требуются высокопористые материалы или осушители с первой однослойной адсорбцией, затем многослойной адсорбцией и, наконец, приводящей к капиллярной конденсации, что объясняет высокую влагоемкость этих материалов при высокой относительной влажности.[2]
Следует проявлять осторожность при извлечении данных из изотерм, поскольку представление каждой оси может отличаться по своему обозначению. Брунауэр представил вертикальную ось как количество молей адсорбированного газа, разделенных на моли сухого материала, а на горизонтальной оси он использовал отношение парциального давления газа над образцом, деленное на его парциальное давление при насыщении. Более современные изотермы, показывающие сорбцию водяного пара на вертикальной оси, показывают отношение массы адсорбированной воды к ее сухой массе или это соотношение, переведенное в процентное соотношение. По горизонтальной оси они показывают относительную влажность или водную активность воздуха, присутствующего в материале.
Изотермы сорбции названы так потому, что установившееся равновесие должно быть для постоянной температуры, и эта температура должна быть указана. Обычно материалы удерживают меньше влаги, когда они более горячие, и больше влаги, когда они холоднее. Иногда набор изотерм предоставляется на одном графике, который показывает каждую кривую при разной температуре. Такой набор изотерм адсорбции представлен на рис. 3, измеренный Дини на силикагеле типа V.[3]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Белл, Л.Н., Лабуза, Т. 2000. "Практические аспекты измерения и использования изотермы сорбции влаги". 2-е издание AACC Eagan Press, Eagan, MN
- ^ Брунауэр, С. «Поглощение газов и паров, том 1», Oxford University Press, 1943, стр.49.
- ^ Дини, С., «Анализ адсорбционных систем охлаждения с перекрестным охлаждением», канд. Диссертация, Иллинойсский технологический институт; 1981 г.