問 題
ガス吸着に関する記述として、誤っているものはどれか。
- 吸着量は、ガス濃度(分圧)と温度により変化する。
- 吸着等温線は、一定温度におけるガス濃度(分圧)と平衡にある吸着量の関係を表すものである。
- ラングミュアーの式は、吸着層が単分子層からなるものと仮定して、理論的に導かれたものである。
- フロイントリッヒの式は、低濃度域の実験値の整理に適用され、比表面積の算出によく用いられる。
- BETの式は、吸着層の上にさらに吸着が生じる、多分子層吸着をモデル化している。
正解 (4)
解 説
(4)のフロイントリッヒの式は活性炭の吸着量を表す式で、以下の式で表されます。
- X：活性炭の単位質量当たりの溶質吸着量
- C：平衡濃度
- k,n：定数
この式は主に水溶液に対して用いられる実験式なので、公害防止管理者試験では水質分野の「汚水処理特論」で頻出の式です。今回のように大気分野での出題は珍しいですが、比較的低濃度のガスが対象であればこの式を適用することができます。
よって、(4)の前半部分は正しいですが、これは式を見てもわかる通り比表面積の算出とは関係がありません。そのため、(4)が正解となります。
また、(3)のラングミュアーの式も重要なので併せて押さえておいてください。これはガス吸着における吸着等温線を表す式で、以下のように表されます。
- q：pと平衡な吸着量 [kg/kg]
- p：ガス分圧 [Pa]
- a、K：定数
(3)にも書かれているように、この式は吸着層が単分子から成るという仮定の下で成り立つ式である点に注意してください。
ちなみに、単分子ではなく多分子で扱いたい場合は(5)のBET式を使うことになりますが、この式は複雑なので公式として暗記する必要はないと思います。実際、この式を覚えていないと解けないような問題は見覚えがありません。
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