Изучение адсорбции уксусной кислоты на активированном угле

Изучение адсорбции уксусной кислоты на активированном угле

Методические указания

к лабораторной работе по курсу “Физическая и коллоидная химия”

для студентов специальностей 280101 “Безопасность жизнедеятельности в

техносфере”, 280103 “Защита в чрезвычайных ситуациях”,

направления 280200 “Защита окружающей среды”

Уфа 2010

Лабораторная работа

Изучение адсорбции уксусной кислоты на активированном угле

Цели работы. Количественное изучение адсорбции на активированном угле.

Краткие теоретические положения. Адсорбция на границе твердое тело-раствор представляет собой изменение концентрации растворенного вещества (т. е. количества вещества в единице объема) в поверхностном слое по сравнению с его концентрацией в объеме жидкой фазы.

Этот вид адсорбции является самым сложным, так как с одной стороны необходимо учитывать взаимодействие между молекулами растворителя и растворенного вещества, а с другой стороны — сложное строение поверхности твердого адсорбента.

К числу наиболее распространенных пористых адсорбентов относят активированные угли, получаемые из каменного угля, дерева, животных костей, ореховых косточек и др. Адсорбирующее действие активированного угля обусловлено его большой удельной поверхностью, что позволяет использовать этот адсорбент для различных целей: извлечение из растворов посторонних веществ, поглощение газов, обесцвечивание жидкостей и т. д.

Изучение адсорбции уксусной кислоты на активированном угле основано на определении концентрации раствора до контакта с адсорбентом с₀ (моль/дм³) и после наступления адсорбционного равновесия с (моль/дм³). Количество адсорбированной кислоты рассчитывается по формуле:

, (1)

где V — объем раствора, из которого идет адсорбция, дм³.

Тогда удельная адсорбция будет определяться выражением:

,(2)

где а – количество вещества, адсорбированного одним граммом адсорбента; m – масса адсорбента, г.

В области средних концентраций растворенного вещества его адсорбция хорошо описывается уравнением Фрейндлиха:

, (3)

где β и 1/n — постоянные величины, зависящие от природы адсорбента и адсорбтива, значения которых находят из экспериментальных данных.

Чтобы определить постоянные величины уравнения Фрейндлиха, его приводят к линейному виду логарифмированием:

(4)

Определив адсорбцию из серии растворов различной концентрации, можно построить график изотермы адсорбции в координатах «а-с». Изотерма адсорбции в виде прямой, построенная в координатах «lg а – lg с», позволяет определить постоянные уравнения Фрейндлиха (рис. 1). Тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс равен угловому коэффициенту линейной функции, в нашем случае tg α = 1/n. Отрезок, отсекаемый прямой на оси ординат, есть свободный член линейной функции и равен lg β

Рис.1 Графическое определение коэффициентов β и n уравнения Фрейндлиха.