Методи дослідження адсорбційних процесів

Дослідження адсорбції із розчинів, подібно дослідженню адсорбційних процесів на межі газ – твердее тіло, можна проводити двома методами: статичним та динамічним. Однак по суті вимірювань як статичні, так і динамічні методи для розчинів значно відрізняються від методів, що застосовуються при вивченні адсорбції газів.

Для межі розділу розчин – тверда фаза адсорбенти з великою питомою поверхнею викликають настільки велику адсорбцію, що зміна концентрації адсорбованої речовини в об’ємі достатня, щоб визначити її звичайними аналітичними методами. Тому статичні методи визначення адсорбції із розчинів зводяться до визначення концентрації вихідного розчину, струшуванням наважки адсорбента з розчином протягом часу необхідного для встановлення адсорбційної рівноваги, і визначенню концентрації речовини, що залишилась в розчині. Тоді питома адсорбція визначається за формулою (5).

До динамічних методів визначення адсорбції на межі розчин – тверде тіло відносять хроматографічний метод.

Методика проведення роботи та опрацювання експериментальних даних

Обладнання та реактиви.Мірна колба об’ємом 100 мл. 8 – 10 плоскодонних чи конічних колб об’ємом 50 (100) мл. Піпетки об’ємом 10, 25 та 50 мл. Бюретка об’ємом 25 мл. Воронка. Фільтрувальний папір. Технічні ваги. Гумова груша. 0,2 н розчин NaOH. Оцтова кислота. Активоване вугілля, сажа, Al₂O₃. Розчин фенолфталеїну.

Хід роботи

Готують 100 мл 0,4 М водного розчину оцтової кислоти. Методом розведення (кратність 1:2) вихідного розчину готують 6 – 8 розчинів цієї кислоти по 50 мл в пронумерованих плоскодонних чи конічних колбах об’ємом 100 мл. Відбирають піпеткою дві аліквоти по 10 мл у конічні колби і відтитровують їх розчином NaOH для визначення початкових концентрацій оцтової кислоти с₀. Результати записують у робочий журнал. Додають в кожну колбу по 1 г твердого адсорбента (активоване вугілля, сажа чи Al₂O₃ за вказівкою викладача) перемішують, закривають корками і ставлять на деякий час для встановлення адсорбційної рівноваги.

Після досягнення рівноваги (через 2-4 год) відфільтровують розчини від твердої фази через фільтрувальний папір у чисті колби. Знову відбирають піпеткою дві аліквоти по 10 мл у конічні колби і відтитровують їх розчином NaOH для визначення рівноважної концентрації адсорбтиву (оцтової кислоти) с. За формулою (5) обчислюють значення питомої адсорбції ПАР на твердому адсорбенті. Дані записують у таблицю.

Таблиця

Результати дослідження адсорбції ПАР на твердому адсорбенті

Для визначення величини Г_¥ будують графік в координатах с/Г = f(c). По знайденому значенню Г_¥ розраховують питому поверхню адсорбента s_пит.

Звіт про виконання лабораторної роботи повинен містити короткі теоретичні відомості, методичну частину, основні розрахункові формули, приклади розрахунків, висновки. Отримані експерементальні результати потрібно навести у вигляді таблиць та графіків.

Завдання: Дослідити вплив концентрації поверхнево – активної речовини (тип речовини вказує викладач) на значення питомої адсорбції цієї речовини на твердому адсорбенті. Визначити константи рівняння Ленґмюра.

Для підготовки до виконання роботи познайомтеся із задачами із відповідного розділу с.____________- [8].

Контрольні запитання

1. Дайте визначення явища адсорбції. Як кількісно його характеризують?.

2. Які види адсорбції ви знаєте?

3. Охарактеризуйте поняття сорбція, адсорбція абсорбція.

4. Що спільного і відмінного між адсорбцією газів і адсорбцією із розчинів?

5. Які моделі молекулярної адсорбції із розчинів ви знаєте? В чому полягає відмінність між ними?

6. Як прийнято характеризувати здатність адсорбента поглинати адсорбтив?

7. Наведіть два способи представлення величини адсорбції.

8. Розкажіть про ізотерму, ізотеру та ізопікну адсорбції?

9. Які теорії адсорбції ви знаєте і в чому їхня суть?

10. Наведіть умови адсорбції, які б відповідали рівнянню Генрі? Який фізичний зміст рівняння адсорбції Генрі?

11. Наведіть рівняння адсорбції Гіббса та обґрунтуйте його застосування для опису процесу на межі тверде тіло розчин.

12. Напишіть рівняння адсорбції Ленгмюра, Поясніть фізичний зміст констант цього рівняння

13. Чим відрізняються константи в рівняннях Ленгмюра та Генрі?.

14. Наведіть способи визначення констант рівняння Ленгмюра.

15. Які термодинамічні та хімічні характеристики можна розрахувати, маючи значення констант рівняння Ленгмюра?

16. Охарактеризуйте рівняння ізотерми адсорбції Шишковського.

17. Напишіть рівняння Фрейндліха та розкрийте його фізичний зміст.

18. Напишіть рівняння БЕТ та поясніть фізичний зміст його констант.

19. При яких умовах може використовуватись рівняння БЕТ?

20. Як визначити константи рівняння БЕТ?

21. Які адсорбати використовуються при визначенні питомої поверхні адсорбентів методом БЕТ і при яких умовах проводяться вимірювання?

22. В чому полягає суть специфічної взаємодії молекул деяких органічних речовин із різними адсорбентами?

23. Як експериментально здійснити адсорбційні вимірювання.

24. Наведіть основні розрахункові формули, які будуть використані в проведенні роботи.

Рекомендована література

1. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. М:. Химия. 1975. С. 137-153.

2. Щукин Е.Д., Перцов А.В., Амелина Е.А. Коллоидная химия. М:. Изд-во Моск. ун-та, 1982. 348 с.

3. Адамсон А. Физическая химия поверхностей. М:. Мир., 1979. С. 308-335.

4. Фридрихсберг Д.А. Курс колоидной химии. Л:. Химия, 1974. 351 с.

5. Фролов Ю.Г. Курс колоидной химии. М:. Химия, 1982. 400 с.

6. Путилова И.Н. Руководство к практическим занятиям по колоидной химии /М:.-Л:. Госхимиздат. 1948. С. 105-107.

7. Практикум по коллоидной химии. М:. Высшая школа, 1983. 216 с.

8. Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии. Под ред. Ю.Г. Фролова и А.С. Гродского. М:. Химия, 1989. С. 37-43.

9. Рaсчеты и задачи по коллоидной химии. М: Высшая школа, 1989. 288 с.

Поиск по сайту: