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

Скачать

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.

Размер: 230,8 K
Тип: лабораторная работа
Категория: Химия
Скачать

Другие файлы:

Поверхностное натяжение и адсорбция на границе вода-воздух
Поверхностное натяжение как результат асимметрии сил когезии на поверхности, влияние растворенных веществ. Значение динамического поверхностного натяж...

Адсорбция ионных и неионных поверхностно-активных веществ (ПАВ)
На рис.2, приводит к повышению адсорбции. Введение соли уменьшает электростатическое отталкивание между молекулами ПАВ на поверхности, обеспечивая бол...

Адсорбция полимеров
Адсорбция полимеров широко используется во многих технологических системах: в дисперсиях частиц, в процессах флокуляции, при обработке твердых поверхн...

Электрохимия и химическая кинетика
Вычисление скорости омыления эфира при заданной константе для химической реакции. Определение активации реакции и построение графиков зависимости удел...

«Высокотемпературная адсорбция золота на поверхности кремния (111)»


Краткое сожержание материала:

Размещено на

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,