Исследование молекулярной адсорбции растворённого вещества из растворов на активированном угле. Определение равновесной концентрации уксусной кислоты

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский  Государственный  Горный институт им. Г.В.Плеханова

(технический университет)

КАФЕДРА ОБЩЕЙ И ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Отчёт по лабораторной работе № 1.

По дисциплине:                                    Физическая химия                                                        л

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема:   Исследование молекулярной адсорбции растворённого вещества из растворов на активированном угле.

Выполнил:    студент        гр. ОП-03         ______________                       / /

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

ОЦЕНКА: _____________

Дата: __________________

ПРОВЕРИЛ:

Руководитель:      доцент                ______________                     / /

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

Санкт-Петербург

2006 г.

Цель работы:

ü  применяя статический метод, исследовать влияние концентрации растворов на удельную адсорбцию слабой кислоты активированным углём;

ü  используя полученные экспериментальные данные, построить изотерму адсорбции, проверить применимость к ней уравнений изотерм адсорбций Фрейндлиха и Ленгмюра, а также найти постоянную этих уравнений;

ü  оценить удельную поверхность активированного угля.

Полученные экспериментальные данные и их обработка.

1.  Определение точной концентрации С₀ исходного раствора уксусной кислоты титрованием её аликвоты в 5 мл 0,1н. раствора гидроксида натрия в присутствии 3 – 5 капель спиртового раствора фенолфтолеина.

         

2.  Определение равновесной концентрации уксусной кислоты.

Номер раствора (колбы)	Объём аликвоты Vа, мл	Эквивалентный объём щёлочи VNaOH, мл	Равновесная концентрация кислоты С, моль/л
1	5	14,0	0,28
2	5	8	0,16
3	5	3,2	0,064
4	5	1,6	0,032

3.  Вычисление убыли концентрации кислоты в каждом растворе  и количества адсорбированного вещества по формуле , где g – навеска адсорбента (g=3г), г; V – объём раствора, см³.

№	Концентрация раствора, моль/л		Убыль концентрации кислоты, моль/л	m, моль/кг	С/m	lgC	lgm	1/С	1/m
	исходная	равновесная
1	0,4172	0,28	0,1372	2,28	0,12	-0,55284	0,359203	3,57	0,44
2	0,2086	0,16	0,0486	0,81	0,19	-0,79588	-0,09151	6,25	1,23
3	0,1043	0,064	0,0403	0,67	0,09	-1,19382	-0,17285	15,63	1,49
4	0,0521	0,032	0,0201	0,335	0,09	-1,49485	-0,47496	31,25	2,99

4.  Изотерма адсорбции в координатах m=f(C). Закон Генри (“область Генри”).

Удельная адсорбция увеличивается с ростом концентрации раствора, а в бесконечно разбавленных растворах  данная зависимость носит прямолинейный характер (“область Генри”), и адсорбция подчиняется закону Генри m=KC. Таким образом можно вычислить константу Генри:

5.  Изотерма адсорбции в координатах lgm=f(lgC). Уравнение Фрейндлиха.

Проверка применимости уравнения Фрейндлиха m=aC^1/n и определение его постоянных:

 уравнение Фрейндлиха не применимо, так как результаты опытов не согласуются с результатами, полученными при расчёте.

6.  Изотерма адсорбции в координатах С/m=f(C). Уравнение Ленгмюра.

Проверка применимости уравнения Ленгмюра  (где  - предельная адсорбция) и определение его постоянных:

 уравнение Ленгмюра применимо отклонения обусловлены погрешностью измерения.

7.  Удельная поверхность активированного угля:

, где  - число Авогадро, 1/моль;  - площадь поперечного сечения молекулы адсорбента, равная для карбоновых кислот примерно 20,5*10^-20м².

Вывод: опыт показал, что полученные данные не применимы для  уравнения Фрейндлиха, но в принципе применимы для уравненияия Ленгмюра. Тогда, определив предельную адсорбцию, можно приближённо оценить удельную поверхность активированного угля, применяемого в качестве адсорбента.