Исследование обменной адсорбции ионов. Определение полной и динамической объемной емкости. Выходная кривая ионообменной адсорбации

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 № 3.

По дисциплине:                                    Физическая химия                                                        л

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема:                              Исследование обменной адсорбции ионов.                                        л

Выполнил:    студент        гр. ОП-04         ______________                       / /

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

ОЦЕНКА: _____________

Дата: __________________

ПРОВЕРИЛ:

Руководитель:      доцент                ______________                     / /

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

Санкт-Петербург

2007 г.

Цель работы: определить полную и динамическую объемную емкость.

Общие сведения.

Обменная ёмкость – количество ионов, выражаемое в миллиграмм-эквивалентах, поглощённых единицей массы воздушно-сухого сорбента или единицей объёма набухшего ионита. Объёмная ёмкость зависит от природы ионита, концентрации обменивающихся ионов, а также в значительной степени от рН среды.

Полная обменная ёмкость (ПОЕ) характеризует общую поглотительную способность ионита до наступления насыщения, т. е. практически полную замену подвижных ионов функциональных групп на сорбируемые ионы.

Обменная ёмкость до проскока (ДОЕ) характеризует количество обменивающихся ионов до первого появления сорбируемых из раствора ионов в фильтрате. ДОЕ всегда меньше ПОЕ. Если ПОЕ характеризует общую адсорбционную способность ионита, то ДОЕ определяет его технологические возможности.

Обменная ёмкость ионитов может быть определена либо статическими, либо динамическими методами.

Статические методы основаны на последовательной обработке навески ионита определёнными порциями раствора с известной концентрацией ионов, последующей фильтрации и анализе каждой порции. Эти операции повторяются до тех пор, пока концентрация поглощаемых ионов не станет равной исходной (при определении ПОЕ) или до появления ионов в фильтрате (определение ДОЕ).

Определение обменной ёмкости динамическим методом осуществляется в хроматографической колонке, заполненной слоем ионита высотой не менее 10 см, через который медленно фильтруется раствор электролита известной концентрации. Фильтрат собирают порциями в градуированные мензурки, определяя точный объём каждой пробы, содержание в ней поглощённых ионов и рН. Экспериментальные данные используют для построения выходной кривой в координатах: объём раствора, прошедшего через ионит, - концентрация в нём паоглощаемых ионов. С помощью выходной кривой вычисляют динамическую обменную ёмкость ионита.

Полная динамическая обменная ёмкость: , где С₀ – исходная концентрация иона в растворе, г-экв/л; V_М – объём раствора, соответствующий половине исходной концентрации и определяемый графически по выходной кривой, мл; m – масса сухого ионита, г.

Динамическая обменная ёмкость до проскока: .

Порядок выполнения работы и результаты эксперимента.

1.  Проводим анализ раствора соли СuSO₄ и рассчитываем его исходную концентрацию. Для этого проводим титрование:  

Индикатор мурексид окрашивает раствор в жёлтый цвет (окраска поддерживается добавлением (по каплям) NH₄OH (1М)). Титрование осуществляется раствором трилона Б (0,05М) до перехода окраски в фиолетовую.

Результаты титрования:

2.  Определяем обменную ёмкость ионита динамическим методом. Результаты заносим в таблицу.

Эквивалентный V трилонаБ,мл	сумм.V фильтрата, мл	Концентрация ионов Ме, г-экв/л
0	0	0
1,1	10	0,011
1,6	20	0,016
3,1	30	0,031
4,9	40	0,049
4,9	50	0,049