R7 ダイオキシン類特論問6

問題

吸着処理に関する記述として，誤っているものはどれか。

⑴ ファンデルワールス（van der Waals）力などの比較的弱い力による吸着を，物理吸着と呼ぶ。
⑵ 吸着は発熱過程であることから，温度はより低温のほうが有利となる。
⑶ 一般に，吸着剤の比表面積が大きいほど平衡吸着量も多い。
⑷ 吸着量を q，組成（濃度，圧力など）を c で表し，比例定数を k としたとき，q ＝ kc で示される吸着等温式は Langmuir 形等温式と呼ばれる。
⑸ 充塡層における破過曲線は，一般に S 字形になる。

吸着処理の原理、温度特性、および破過曲線に関する問題です。選択肢⑷が誤りである理由は以下の通りです。

問題文にある q = kc という式は、低濃度領域において吸着量 q が濃度 c に比例することを示す「ヘンリー形（線形）吸着等温式」に該当します。一方、Langmuir（ラングミュア）形等温式は、数式は q = q_maxkc / (1+ kc ) （q_maxは最大吸着量）となります。

吸着量の式を問う問題は過去問で見たことがありませんが、他の選択肢はよく問われる内容です。他の選択肢から正解が判断できれば良いと思います。

他の選択肢については、以下のとおり正しい記述です。

物理吸着の駆動力は、ファンデルワールス力や水素結合などの比較的弱い力です。

通常、吸着は発熱反応であるため、熱力学的に低温のほうが有利（吸着量が多くなる）となります。

一般に、吸着剤の比表面積が大きいほど平衡吸着量も多くなります。たとえば、活性炭（比表面積 500 ～ 1200 m²/g）は非常に大きな吸着能力を持ちます。

吸着層の出口における吸着質濃度の時間変化をプロットしたものを破過曲線と呼び、一般にS字形の曲線になります。

正解．

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