Исследование молекулярной адсорбции растворенного вещества из растворов на активированном угле. Графические зависимости

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский  государственный горный  институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

Лабораторная работа №3

По дисциплине:  Физическая и коллоидная химия

Тема: Исследование молекулярной адсорбции растворенного вещества из растворов на активированном угле

Выполнил:      студент  гр. ОП-01           ______________                     / В/

                                                                                                                ^{(подпись)                                                            (Ф.И.О.)}  

ОЦЕНКА: _____________

Дата: __________________

ПРОВЕРИЛ:

Руководитель:            ассистент                                  / В/

(должность)                                      (подпись)                                                       (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

2004 г.

1. Теоретические сведения.

Адсорбция – самопроизвольный процесс изменения концентрации (или парциального давления) на границе раздела двух фаз, сопровождающийся уменьшением избыточной свободной энергии на этой поверхности. Различают моно – и полимолекулярную адсорбцию.

Адсорбент – тело, на поверхности которого происходит адсорбция.

Адсорбат – поглащаемое вещество.

 - удельная адсорбция растворенного вещества;

- уравнение Фрейндлиха;

 - тангенс угла наклона прямой ;

 - уравнение Ленгмюра;

 - предельное значение адсорбции, где у - ордината точки пересечения прямой  и оси Оу;

.

2. Опытные данные.

Титрование исходного раствора CH₃COOH для определения ее истинной концентрации. Расчеты см. таблицу 1.

Таблица 1.

Уксусная кислота (исх раствор 0,4н)
№	Vщ, мл	Vcp, мл	Nщ, н	Nк, н	Ск, моль/л
1	15,3	15,45	0,105	0,32	0,32
2	15,6

Титрование равновесных растворов кислот после адсорбции на активированном угле.

Таблица 2.

№	Vа, мл	Vщ, мл	Nщ, н	Nк, н	Ск, моль/л
1	5	12,5	0,105	0,256	0,256
2		6.2		0,13	0,13
3		5,7		0,119	0,119
4		2,8		0,059	0,059

3. Использование результатов опыта.

Для оценки эксперимента и характера адсорбции делаем следующие вычисления.

Таблица 3.

№	Концентрация раствора, моль/л		Со-С, моль/л	m, моль/кг	C/m	lgC	lgm	1/C	1/m
	исходная Со	равновесная С
1	0,32	0,256	0,064	0,08	3,2	-0,59	-1,1	3,9	12,5
2	0,16	0,13	0,003	0,842	0,175	-0,833	-0,075	6,803	1,188
3	0,08	0,119	0,039	0,529	0,127	-1,174	-0,276	14,925	1,890
4	0,004	0,059	0,055	0,340	0,085	-1,538	-0,469	34,483	2,945

4. Графические зависимости.

 5. Применимость законов Фрейндлиха и Ленгмюра.

5.1. Для закона Фрейндлиха рассмотрим график зависимости .

Определяем значение коэффициента 1/n:

, откуда

Значение коэффициента а:

Уравнение Фрейндлиха с определенными коэффициентами:

Уравнение дает удовлетворительные результаты, при подстановке экспериментальных концентраций получаем:

5.2. Для закона Ленгмюра анализируем график зависимости 1/m = f (1/C). Линия пересекает ось Оу в точке у = 0,32.

 моль/кг

 

Уравнение Ленгмюра с определенными коэффициентами:

  

Уравнение дает удовлетворительные результаты, при подстановке экспериментальных концентраций получаем:

6. Удельная поверхность активированного угля.

После определения предельной адсорбции приближенно оцениваем удельную поверхность активированного угля:

м²/кг.