Адсорбция ПАВ из растворов на твердом адсорбенте и определение его удельной поверхности

Применение уравнения Фрейндлиха и Ленгмюра для описания адсорбции поверхностно-активных веществ на твердом адсорбенте. Определение предельной адсорбции уксусной кислоты из водного раствора на активированном угле; расчет удельной поверхности адсорбента.

Рубрика Химия
Вид лабораторная работа
Язык русский
Дата добавления 16.06.2013
Размер файла 230,8 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лабораторная работа

Тема:

Изучение адсорбции ПАВ из растворов на твердом адсорбенте и определение его удельной поверхности. Применение уравнения Фрейндлиха и Ленгмюра для описания адсорбции органических кислот на активированном угле

Цель работы:

Получение изотерм поверхностного натяжения растворов ПАВ на границе с воздухом; определение предельной адсорбции ПАВ из водного раствора на угле; вычисление удельной поверхности адсорбента

С ростом концентрации раствора число молекул ПАВ в адсорбционном слое увеличивается. При некоторой концентрации раствора может образоваться предельно насыщенный адсорбционный слой, так называемый “частокол Ленгмюра”. При введении адсорбентов в водные растворы ПАВ молекулы ПАВ адсорбируются на границе вода - твердая поверхность.

Согласно правилу Ребиндера при адсорбции ПАВ разность полярностей между адсорбентом и растворителем уменьшается. Все полярные гидрофильные поверхности адсорбируют ПАВ из неполярных и слабополярных жидкостей. Неполярные сорбенты, такие, как уголь или некоторые полимерные материалы, наоборот, хорошо адсорбируют ПАВ из полярных жидкостей. На адсорбцию ПАВ из растворов существенное влияние оказывает и пористость сорбента. Влияние пористости определяется соотношением размеров пор и молекул ПАВ. С уменьшением размеров пор адсорбция небольших молекул ПАВ, как правило, возрастает. Однако это наблюдается, только если молекулы ПАВ имеют размеры, позволяющие проникнуть в поры адсорбента. По истечении определенного времени в системе адсорбент - водный раствор ПАВ устанавливается равновесие между количеством А молекул ПАВ, перешедших на поверхность сорбента, и их объемной равновесной концентрацией С.

Это равновесие может быть описано уравнением Ленгмюра, при этом емкость монослоя А отвечает предельной адсорбции. Для более точного определения величины А предпочтительнее использовать уравнение Ленгмюра в линейной форме:

1/А = 1/А? + (1/ (А? К)) . (1/С) А = х / m (I)

Графически зависимость

1/А = f (1/С)

выражается прямой, пересекающей ось ординат.

Отрезок, отсекаемый от оси ординат, определяет величину, обратную емкости монослоя. Тангенс угла наклона прямой позволяет найти константу адсорбционного равновесия К.

Процесс адсорбции протекает обычно с очень большой скоростью. Однако диффузия растворенного вещества в растворах, посредством которой восполняется убыль концентрации у поверхности адсорбента, происходит весьма медленно, что замедляет установление адсорбционного равновесия. Для более быстрого установления равновесия рекомендуется перемешивать или встряхивать растворы с адсорбентом. В большинстве случаев равновесие достигается в течение нескольких минут, только при мелкопористых сорбентах и больших молекулах адсорбированного вещества процесс длится несколько суток. Исследование адсорбции из растворов твердыми сорбентами ведут при определенной температуре, учитывая изменение концентрации раствора после сорбции. Поэтому всегда необходимо оперировать с растворами определенного объема и известной концентрации.

Экспериментальная часть

Прежде всего определяют концентрацию данной для опыта кислоты посредством титрования раствором NaОН.

Результаты титрования записываются в таблицу 1.

Таблица 1

Аликвотная часть раствора уксусной кислоты Vа,см3

Объем титранта (NaOH), пошедший на титрование растворов уксусной кислоты

Средний объем титранта, Vср, см3

Концентрация уксусной кислоты, моль/дм3

6

6

15

15

15

1

Концентрацию уксусной кислоты Скислоты вычисляют по известному закону эквивалентов:

Vа С (1/1CH3COOH) = VNaOH С (1/1NaOH)

С (1/1NaOH) - молярная концентрация эквивалента раствора NaOH в моль/дм3.

С кислоты = 0,4*15/6 =1,0 моль/дм3

Готовим растворы уксусной кислоты с заданной концентрации:0,8; 0,6; 0,4; 0,3; 0,2; 0,1 моль/дм3 объемом 50 см3

Таблица 2

Приготовление исходных растворов пропионовой кислоты (Co) =1 моль/дм3

Концентрация приготовленных растворов, моль/дм3

0,8

0,6

0,4

0,3

0,2

0,1

Vкислоты, л

40

30

20

15

10

5

Vводы, мл

10

20

30

35

40

45

Для каждого полученного раствора добавляют по 1,00 г адсорбента (активированного угля). Встряхивают в течение 1 часа до установления адсорбционного равновесия. После чего фильтруют растворы, отбрасывая первые порции фильтрата. Остальное употребляют для определения равновесной концентрации уксусной кислоты методом кислотно-основного титрования гидроксидом натрия с фенолфталеином. Результаты титрования рассчитывают по закону эквивалентов.

адсорбция кислота активированный уголь

Таблица 3

Результаты анализа растворов уксусной кислоты после адсорбции

Начал. конц-ия уксусной к-ты до адсорбции, С0моль/дм3

Молярная концентрация эквивалента гидроксида натрия, С (1/1NaOH), моль/дм3

Алик. част раствора уксусной к-ты Va,см3

Объем титр, пош. на титр. раст-ов уксусной к-ты Vт,см3

Средний объём титра, Vср, см3

Равновесная конц-я уксусной к-ты после адсорбции,С моль/дм3

0,8

0,4

8

14,5

14,7

14,6

0,7300

0,6

0,4

10

13,5

13,5

13,5

0,5400

0,4

0,4

4

13,7

13,9

13,8

0,3450

0,3

0,4

5

12,75

12,85

12,7

0,2540

0,2

0,1

8

12,4

12,4

12,4

0,1550

0,1

0,1

10

6,1

6,3

6,1

00,610

С кислоты = V ср. (NaOH)* C(NaOH) / Vа

С кислоты = 14,6*0,4 / 8 =0,7300

Величину адсорбции рассчитывают по уравнению

Г = (С0 - Ср) * V/ m, результаты записывают в таблицу.

Таблица 4

Результаты исследования адсорбции уксусной кислоты на угле

Молярная концентрация уксусной кислоты до адсорбции, c0, моль/дм3

Молярная концентрация уксусной кислоты после адсорбции, ср, моль/дм3

Масса угля, m, г

Гиббсов-ская адсорбция,

Г, ммоль/г

1/ср

1/Г

lgср

lgГ

1

0,8

0,7300

1

3,500

1,3699

0,2857

-0,1367

0,5441

2

0,6

0,5400

1

3,000

1,8519

0,3333

-0,2676

0,4771

3

0,4

0,3450

1

2,750

2,8986

0,3636

-0,4622

0,4393

4

0,3

0,2540

1

2,300

3,9370

0,4348

-0,5952

0,3617

5

0,2

0,1550

1

2,250

6,4516

0,4444

-0,8097

0,3522

6

0,1

00,610

1

1,950

16,3934

0,5128

-1,2147

0,2900

Эти данные используют также для построения изотермы адсорбции, подобной изображенной на рис. 2, откладывая по оси абсцисс значения равновесной концентрации, а по оси ординат - молярную концентрацию уксусной кислоты после адсорбции.

Графическое определение констант К и 1/n в уравнении Фрейндлиха

Уравнение прямой:

lg( x/m ) = 0,2963х + 0,5073

Lg K = 0,5073=> K= 10 0,5073 = 3,216 л/моль

1/n =0,2963

Графическое определение емкости монослоя Г? в соответствии с линейной формой уравнения Ленгмюра

1/Г = 1/Г? +(1/Г? * К) * 1/с

1/Г = 0,0281х + 0,3289

1/Г? = 0,3289=>Г? = 1/0,3289= 3,0404 ммоль/г

1/Г? * К =0,0281 = > К = 1/0,281*1/3,0404 = 11,705 Л/МОЛЬ

Вычислим удельную поверхность( Sуд.) адсорбента

Sуд = Г? * NА * S0 = 2.89 ммоль/г * 10 -3 * 6,022 * 10 23 1/моль * 0,25* 10 -18

м2/молекула =435,09 м2

Вывод: Изучили адсорбцию ПАВ из раствора уксусной кислоты на твердом адсорбенте; получили изотерму адсорбции; определили предельную адсорбцию уксусной кислоты из водного раствора на угле Г? = 2,89 ммоль/г. Вычислили удельную поверхность адсорбента Sуд = 435,09 м2

Уравнение Ленгмюра

1/Г = 0,3458 + 0,0171 * 1/С

Уравнение Фрейндлиха

lg( x/m ) = 0,5416 + 0,2757*lg C

Уравнение Ленгмюра

Гс =2,89 * ( 59,17 * с )/( 1+ 59,17 * с )

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Изучение основных видов адсорбции. Факторы, влияющие на скорость адсорбции газов и паров. Изотерма адсорбции. Уравнение Фрейндлиха и Ленгмюра. Особенности адсорбции из растворов. Правило Ребиндера, Панета-Фаянса-Пескова. Понятие и виды хроматографии.

    презентация [161,4 K], добавлен 28.11.2013

  • Поверхностное натяжение как результат асимметрии сил когезии на поверхности. Связь адсорбции поверхностно-активных веществ на границе жидкость-воздух с критическим параметром упаковки. Применение теории регулярных растворов к поверхностному натяжению.

    реферат [1,1 M], добавлен 17.09.2009

  • Понятие и единицы измерения адсорбции. Зависимость величины адсорбции от концентрации, давления и температуры. Изотерма, изобара, изопикна, изостера адсорбции. Поверхностно-активные и поверхностно-инактивные вещества. Уравнения адсорбционного равновесия.

    реферат [78,3 K], добавлен 22.01.2009

  • Изучение теории и составляющих факторов реакции адсорбции полимеров. Гелеобразование геллана. Методика определения количества адсорбированных полимеров на поверхности кернов. Влияние предварительной активации поверхности на кинетику адсорбции полимера.

    курсовая работа [6,6 M], добавлен 04.01.2011

  • Методы определения удельной поверхности порошков. Продолжительность просасывания определенного объема воздуха через слой порошкообразного материала. Пневматический поверхностемер Т-3. Порядок определения удельной поверхности поверхностемером ПСХ-2.

    презентация [413,3 K], добавлен 13.03.2016

  • Основные понятия процесса адсорбции, особенности ее физического и химического видов. Характеристика промышленных адсорбентов и их свойства. Наиболее распространенные теоретические уравнения изотерм адсорбции. Оборудование, реализующее процесс адсорбции.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 05.10.2011

  • Классификация процесса адсорбции: основные определения и понятия. Общая характеристика ряда промышленных адсорбентов и их свойства. Теории адсорбции. Оборудование, реализующее этот процесс. Особенности протекания различных видов химической адсорбции.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 15.11.2011

  • Изотерма адсорбции паров дихлорэтана на активном угле. Диаметр и высота адсорбера. Коэффициент внутренней массопередачи. Продолжительность адсорбции, выходная кривая. Построение профиля концентрации в слое адсорбента. Вспомогательные стадии цикла.

    курсовая работа [225,1 K], добавлен 10.06.2014

  • Исследование кинетики адсорбции поверхностно-активных веществ на границе с газом или жидкостью, измерение динамического поверхностного натяжения водных растворов алкилсульфатов натрия, эффект появления максимума на изотерме поверхностного натяжения.

    дипломная работа [2,2 M], добавлен 01.02.2012

  • Характеристика процесса ионного произведения воды. Определение рН раствора при помощи индикаторов и при помощи универсальной индикаторной бумаги. Определение рН раствора уксусной кислоты на рН-метре. Определение рН раствора гидроксида натрия на рН-метре.

    лабораторная работа [25,2 K], добавлен 18.12.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.