Адсорбция уксусной кислоты углем

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

АДСОРБЦИЯ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ УГЛЕМ

Состояние вещества у поверхности раздела соприкасающихся фаз отличается от его состояния в объеме вследствие различия молекулярных полей в разных фазах. Это различие вызывает особые поверхностные явления на границах раздела фаз, например, на границе твердое тело – жидкость, твердое тело – газ и т.д. Поэтому все твердые тела, особенно пористые, обладают способностью поглощать из объема фазы и удерживать на своей поверхности вещество. Такое концентрирование вещества на поверхности раздела фаз называется адсорбцией; вещество, на поверхности которого происходит адсорбция, - адсорбентом, а вещество поглощаемое – адсорбатом. Взаимодействие между частицами адсорбента и адсорбата может осуществляться за счет ван-дер-ваальсовых сил, а также за счет ковалентных или химических сил. В зависимости от характера сил взаимодействия различают физическую адсорбцию и хемосорбцию. Хемосорбция – это процесс, связанный с образованием поверхностного химического соединения. Если в процессе адсорбции происходит одновременно и конденсация газообразного вещества в порах адсорбента, то она называется капиллярной конденсацией.

Количество адсорбированного вещества данным адсорбентом зависит от химической природы вещества, от его концентрации в данной фазе, от температуры и т.д. и может изменяться в широких пределах.

Зависимость величины адсорбции от концентрации растворенного вещества в состоянии адсорбционного равновесия выражается уравнением изотермы адсорбции Ленгмюра.

(1)

где a – количество вещества в моль, адсорбированного 1 г адсорбента; c – концентрация раствора после достижения им адсорбционного равновесия; a₀ и b – постоянные, характерные для адсорбированного вещества и адсорбента (a₀ – предельная адсорбция, или емкость монослоя, т.е. количество адсорбированного вещества, покрывающего поверхность адсорбента плотным монослоем; b – константа адсорбционного равновесия).

Уравнение Ленгмюра (1) можно привести к линейному виду:

(2)

Величины a₀ и b не зависят от концентрации, поэтому полученное уравнение есть уравнение прямой в координатах = f(c). Отрезок, отсекаемый прямой на оси ординат, дает величину , а тангенс угла наклона прямой равен . Таким образом, имеется возможность расчета постоянных a₀ и b.