A new isotherm equation for single-solute adsorption from dilute solutions on energetically heterogeneous solids

A new isotherm equation is proposed for describing single-solute adsorption from dilute solution on energetically heterogeneous solids. This equation comprises all isotherm equations being an extension of simpleLangmuir isotherm to single-solute adsorption on heterogeneous solids. The phenol adsorption data from dilute aqueous solutions on activated carbon are studied by using this new equation.

---

Eine neue Isothermengleichung für die Adsorption aus verdünnten Einzelkomponentenlösungen auf energetisch heterogenen Festkörpern (Kurze Mitteilung)

Zusammenfassung Es wurde eine neue Isothermengleichung für die Adsorption aus verdünnten Einzelkomponentenlösungen auf energetisch heterogenen Festkörpern vorgeschlagen. Diese Gleichung schließt alle bisherigen Isothermengleichungen in sich ein, die Verallgemeinerungen der einfachenLangmuir-Isotherme für Adsorption auf heterogenen Festkörpern sind. Es wurden Daten der Adsorption von Phenol aus verdünnten Wasserlösungen auf aktivierte Kohle unter Verwendung der neuen Gleichung untersucht.

     

Multilayer adsorption of alcohols from benzene/n-heptane mixtures on silica gel

An equation for multilayer adsorption from multicomponent liquid mixtures on solid surfaces¹ has been examined. For this purpose experimental adsorption data for four alcohols from benzene/n-heptane mixture on silica gel have been measured. Average number of the adsorbed layers, heterogeneity parameter and capacity of the surface phase have been evaluated by using the equation mentioned above.

---

Mehrschichten-Adsorption von Alkoholen aus Benzol/n-Heptan-Mischung an Silica Gel

Zusammenfassung Eine Gleichung für Mehrschichten-Adsorption an festen Oberflächen¹ aus Mehrkomponentenlösungen wurde getestet. Zu diesem Zweck wurden experimentelle Daten für die Adsorption von vier Alkoholen aus Benzol/n-Heptan-Mischung an Silica Gel herangezogen. Der Mittelwert für die Anzahl der Adsorptionsschichten, der Heterogenitätsparameter und die Kapazität der Oberflächenphase wurde aus dieser Gleichung berechnet.

     

Competitive adsorption from multicomponent non-electrolytic liquid mixtures on heterogeneous solid surfaces

Summary A simple model for competitive adsorption from multicomponent non-electrolytic liquid mixtures on energetically heterogeneous solid surfaces is discussed in terms of statistical thermodynamics. Integral equations are derived for the fundamental thermodynamic quantities that characterize competitive adsorption at the liquid-solid interface. Extensive model studies are presented in order to illustrate the influence of adsorbent heterogeneity on the behaviour of these thermodynamic quantities.on leave from Faculty of Chemistry, M. Curie-Sklodowska University, PL-20031 Lublin, Poland     

An isotherm equation for adsorption from binary liquid mixtures on solids involving surface heterogeneity and differences in molecular sizes of components and its numerical verification

An equation derived previously¹⁴ for adsorption from binary liquid mixtures composed of molecules of different sizes on heterogeneous solids has been reexamined. Verification of this equation by means of numerical simulation showed its applicability for describing the liquid adsorption onto weakly and strongly heterogeneous surfaces.

---

Eine Isothermen-Gleichung für die Adsorption aus binären flüssigen Gemischen an heterogenen Oberflächen fester Körper unter Berücksichtigung der Differenzen in den Molekülgröen der Komponenten und ihre numerische Verifikation

Zusammenfassung Es wurde die früher¹⁴ abgeleitete Isothermen-Gleichung der Adsorption aus binären flüssigen Gemischen an heterogenen Oberflächen fester Körper abermals untersucht. Durch Computersimulation wurde gezeigt, daß diese Gleichung den obengenannten Prozeß, der sich sowohl an schwach wie auch an stark heterogenen Oberflächen vollzieht, gut beschreibt.

     

Theoretical studies on the adsorption from non-ideal binary liquid mixtures on heterogeneous surfaces involving difference in molecular sizes of components

An equation for the phenomenon of competetive adsorption from binary liquid mixtures onto solids has been derived using the kinetic approach. In this equation the difference of the molecular sizes, the non-ideality of both bulk surface phases, and the energetic heterogeneity of the solid surface have been taken into account.

---

Theoretische Untersuchungen zur Adsorption aus nichtidealen binären Lösungsmittelgemischen an heterogene Oberflächen fester Körper unter Berücksichtigung der Unterschiede in den molekularen Größen der Komponenten

Zusammenfassung Auf Grund kinetischer Erwägungen wurde eine Gleichung, die die Konkurrenzadsorption aus binären Lösungsmittelgemischen an den Oberflächen fester Körper beschreibt, aufgestellt. In der Gleichung wurde der Größenunterschied der Teilchen, die Nichtidealität der Lösung in der Volumen- und Oberflächenphase, sowie die energetische Heterogenität der Oberfläche des festen Körpers berücksichtigt.

     

Multilayer effects in adsorption of alcohols from benzene andn-heptane on silica gel

Experimental data for the title systems are compared with calculations based on theoretical adsorption parameters.

---

Mehrschichteffekte bei der Adsorption von Alkoholen aus Benzol undn-Heptan auf Silicagel (Kurze Mitteilung)

Zusammenfassung Für die im Titel genannten Systeme werden experimentelle Daten mit Berechnungen verglichen, die auf theoretischen Parametern basieren.

     

A simplified integral equation for adsorption of gas mixtures on heterogeneous surfaces

Summary The multiple integral representing the overall isotherm for adsorption of gas mixtures on heterogeneous surfaces is transformed to a single integral, which is promising for predicting the mixed-gas adsorption by means of single-gas adsorption parameters. This transformation is possible when the adsorption energies of components for various adsorption sites show a certain type of correlation.

---

Eine vereinfachte Integralgleichung für die Adsorption von Gasmischungen auf heterogenen Oberflächen

Zusammenfassung Das multiple Integral, das die Adsorption von Gasmischungen auf heterogenen Oberflächen darstellt, wurde zu einem einfachen Integral transformiert, das zur Voraussage der Adsorption von Gasgemischen mittels der Einzelgas-Adsorptionsparameter geeignet sein sollte. Diese Transformation ist dann möglich, wenn die Adsorptionsenergien der Komponenten einem bestimmten Korrelationstyp angehören.

     

Application of a bilayer adsorption model for explaining the adsorption of esters fromn-heptane and benzene on silica gel

The adsorption isotherms of methyl, ethyl,n-propyl andn-butyl acetates from benzene andn-heptane on silica gel have been measured at 298 K. A bilayer model of surface phase has been used to interpret these experimental data. It has been shown that the chain length of the hydrocarbon part of the ester and the solvent affinity to the adsorbent influence the structure of the surface phase. Moreover, this structure is also determined by energetic heterogeneity of the adsorbent surface.

---

Die Anwendung eines Zweischicht-Adsorptionsmodells zum Verständnis der Adsorption von Estern ausn-Heptan- und Benzollösungen auf Kieselgel

Zusammenfassung Es wurden die Adsorptionsisothermen der Methyl-, Ethyl-,n-Propyl undn-Butylacetate in Benzol undn-Heptanlösungen auf Kieselgel bei 298 K gemessen. Zur Interpretation der experimentellen Daten ist ein Zweischicht-Modell für die Oberflächenphase benutzt worden. Es wurde gezeigt, daß die Länge der Esterkohlenwasserstoffkette und die Aktivität des Lösungsmittels Einfluß auf die Struktur der Oberflächenform haben. Außerdem ist diese Struktur durch energetische Inhomogenität der Adsorbensoberfläche bestimmt.

     

Statistical thermodynamics of adsorption from multicomponent liquid mixtures on heterogeneous solid surfaces

The statistical thermodynamics of adsorption from multicomponent liquid mixtures on heterogeneous solid surfaces is discussed by assuming the cell adsorption model and ideal adsorbed phase.Two integral representations for the adsorption isotherm are proposed: one based onn-dimensional energy distribution function (i.e., each adsorption site is characterized by adsorption energies of all components), and the other based on distribution of differences of adsorption energies ofn-1 components in relation to adsorption energy of the chosen component (i.e., each adsorption site is characterized byn-1 differences of adsorption energies of the components in relation to adsorption energy of the chosen component).The expressions for differential adsorption heat for adsorption from binary liquid mixtures have been derived from both integral equations.

---

Statistische Thermodynamik der Adsorption aus flüssigen Mehrkomponentenmischungen auf heterogenen festen Oberflächen

Zusammenfassung Die statistische Thermodynamik der Adsorption von aus mehreren Komponenten bestehenden flüssigen Mischungen auf heterogenen festen Oberflächen wird für das Modell der Zellenadsorption bei ideal adsorbierter Phase diskutiert.Zwei Integraldarstellungen der Adsorptionsisotherme werden vorgeschlagen: eine auf einen-dimensionale Verteilungsfunktion der Energie gestützte (das heißt, jede Adsorptionsstelle wird durch Adsorptionsenergien von allen Komponenten charakterisiert); die andere basiert auf der Verteilung der Unterschiede von Adsorptionsenergien dern-1-Komponenten in bezug auf die Adsorptionsenergie der ausgewählten Komponente (das heißt, jede Adsorptionsstelle wird durchn-1-Unterschiede charakterisiert. Formeln für differentiale Adsorptionswärmen für die Adsorption aus binären flüssigen Mischungen sind von beiden Integral-Gleichungen abgeleitet worden.

     

HPLC study of the adsorption from solutions on two silicagels

Summary In this paper, we report and discuss the adsorption isotherms of hydro-organic mixtures and of compounds used as mobile phase in reversed phase and normal phase high performance liquid chromatography (RP-HPLC and NP-HPLC, respectively). This work is the first attempt to study the solid-liquid interface between two types of chromatographic silica surfaces and pure organic adsorbates from water and from organic eluents by HPLC. Frequently, among the dynamic techniques the method of choice for the measurement of an adsorption isotherm is frontal analysis. We suggest here the combination of the technique based on peak asymmetry calibration and peak profiles, which allows calculations directly from integration data. The group of systems studied permits the analysis of the intermolecular interactions on the silica surface. Particular attention was given to the system methanol-water and the measurement of the adsorption ofn-octanol from methanol on RP-silica was also carried out.     

On the nanostructure of polymer layers formed by adsorption from binary and ternary solutions on a solid SiO2: a combined adsorption and atomic force microscopy (AFM) study

The thickness of nanolayers formed by adsorption from dilute and semi-dilute solutions on a solid SiO₂ surface has been estimated from adsorption isotherms and atomic force microscopy (AFM) measurements for polystyrene, poly(butyl methacrylate), and their mixtures. The thickness of the adsorption layers depends strongly on the adsorption conditions and is controlled by several features of the adsorbing entities. In a low-concentration regime of adsorption, the length of polymer chains and the nature of their interaction with the substrate are the most important factors controlling the adsorption process. Above the critical concentration C*, macromolecular clusters (aggregates of several overlapping chains) are formed in a solution as a result of polymer chains self-assembly. Therefore, the final adsorption layer thickness is determined mainly by the size of the clusters in this concentrated regime of adsorption. We also demonstrate that in the case of polymer mixtures, the adsorption leads to formation of mosaic structures with alternation of the polymeric components in plane of the substrate and a characteristic domain size of approximately 200 nm for each of the components. AFM study reveals that the adsorbed layers are fractal structures whose fractal dimensions depend on the type of the polymer and the adsorption process. We demonstrate therefore that the structure of nanolayers of polymers and their mixtures on the solid surface can be regulated by variation of the adsorption conditions.     

A simple method for determining the multilayer effects in adsorption of alcohols on silica gel

The excess adsorption isotherms ofn-pentanol, pentan-2-ol and 2-methylbutan-2-ol from binary and ternary solutions in benzene andn-heptane were measured. Experimental adsorption data are discussed in terms of a multilayer model of the surface phase. The main assumption of this model is that the surface layers being near the solid surface contain the molecules of the preferentially adsorbed component only. The phase-exchange reaction of molecules between bulk phase and last surface layer has been taken into account.On the basis of this theory it has been established for the investigated systems that the surface phase contains three molecular layers. Simultaneously appropriate surface phase capacities were determined.

---

Eine einfache Untersuchungsmethode für Mehrschicht-Effekte bei der Adsorption von Alkoholen an Kieselgel

Zusammenfassung Die Adsorptionsisothermen binärer und ternärer flüssiger Mischungen vonn-Pentanol, 2-Pentanol oder 2-Methyl-2-butanol in Benzol und/odern-Heptan wurden bezüglich Kieselgel gemessen. Die experimentellen Daten der Adsorption wurden mittels des Mehrschichts-Modells der Oberflächenphase diskutiert. Die Hauptvoraussetzung dieses Modells ist die Annahme, daß die Oberflächenschichten, die sich in der Nähe des Kieselgels befinden, nur Moleküle der bevorzugt adsorbierten Komponente enthalten. Es wurde auch die Phasen-Austauschreaktion von Molekülen zwischen Phaseninnerem und der letzten Oberflächenschicht in Betracht gezogen.Auf der Basis dieser Theorie wurde für die untersuchten Systeme festgestellt, daß die Oberflächenphase aus drei Molekülschichten besteht. Außerdem wurden die ermittelten Volumina der Oberflächenphase berechnet.

     

Adsorption of carbon monoxide and oxygen on transition metal surfaces: A comparative study of the results from electron spectroscopy and theoretical calculations

Results of investigations on the adsorption of CO andO ₂ on transition metal surfaces by employinguv and x-ray photoelectron spectroscopy and electron energy loss spectroscopy (eels) are presented. Results of molecular orbital calculations on adsorbed CO and O₂ are also discussed. Some of the interesting aspects discussed are, satellites in the O(ls) region due to adsorbed CO, vibrationaleels of adsorbed O₂ and dissociation energy profiles of adsorbed O₂ on clean surfaces as well as surfaces covered with potassium or presorbed atomic oxygen. Contribution No 245 from the Solid State and Structural Chemistry Unit.