Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха

Видео:Изучение адсорбции уксусной кислоты из водного раствора на активированном углеСкачать

Изучение адсорбции уксусной кислоты из водного раствора на активированном угле

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха

ПРАКТИКУМ ПО ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ

для студентов биолого-почвенного факультета

Работа № 6
АДСОРБЦИЯ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ НА АКТИВИРОВАННОМ УГЛЕ

Задания к работе

1. Приготовить серию растворов уксусной кислоты с заданными концентрациями.

2. Определить равновесную концентрацию при адсорбции на активированном угле для каждого из растворов.

3. Построить графики изотермы адсорбции в обычных и логарифмических координатах.

4. Определить коэффициенты уравнения Фрейндлиха.

В шести пронумерованных конических колбах объемом 250 мл разбавлением 0.8 М раствора уксусной кислоты готовят рабочие растворы СН3СООН в соответствии с указанным преподавателем номером задания (табл. 1).

Для приготовления растворов при помощи мерного цилиндра (с точностью до 1 мл) наливают в каждую колбу рассчитанное по формуле (1) количество 0.8 М раствора уксусной кислоты и доливают необходимое количество дистиллированной воды.

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха(1)

Здесь Сx и Vx — концентрация и объем приготовляемого раствора;
V0.8 — необходимый объем 0.8 М раствора СН3СООН.

Номер задания

Приблизительная концентрация приготовляемых растворов, моль/л

1
2
3
4
5
6

0.01
0.01
0.01
0.01
0.02
0.02

0.02
0.02
0.03
0.03
0.04
0.03

0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.08

0.08
0.10
0.12
0.15
0.16
0.12

0.16
0.20
0.24
0.30
0.32
0.25

0.32
0.40
0.36
0.40
0.40
0.40

Объём, мл

Точную концентрацию приготовленных растворов определяют титрованием 0.1 М раствором NаОН. Для этого в колбы из второго комплекта с соответствующим номером отбирают из колб №№ 1-3 по 50 мл, из колбы № 4 — 25 мл, из колбы № 5 — 10 мл и из колбы № 6 — 5 мл раствора (т.е. такое количество, чтобы во всех колбах оставалось по 100 мл раствора). После титрования точную концентрацию приготовленных растворов вычисляют по формуле (2):

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха(1)

Здесь Сщел и Vщел — концентрация и объем раствора щелочи, затраченного на титрование пробы;
Vк-ты — объем пробы, взятой для титрования.

В каждую из колб со 100 мл раствора вносят указанное преподавателем количество растертого в ступке активированного угля, энергично перемешивают и оставляют на 30 минут, в течении которых содержимое колб периодически взбалтывают (это время можно использовать для титрования отобранных проб). По истечении получаса растворы профильтровывают через складчатые фильтры (первую порцию фильтрата необходимо отбросить, чтобы устранить погрешность, вносимую адсорбцией кислоты на фильтровальной бумаге и разбавлением раствора остающимися в колбе каплями воды). Из фильтрата отбирают пробы такого же объема, что и ранее, титруют их раствором щелочи и рассчитывают концентрацию растворов кислоты после адсорбции.

По формуле (6.3) вычисляют х — количество миллимолей уксусной кислоты, адсорбированной активированным углем и рассчитывают величину удельной адсорбции x/m (m — масса активированного угля) для каждого из растворов.

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха, ммоль/г (3)

Здесь Со — концентрация исходного раствора;
С — концентрация раствора после адсорбции.

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением Фрейндлиха:

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха(4)

После логарифмирования выражения (4) получается линейная функция (5):

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха(5)

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха

Рисунок 1. Изотерма адсорбции

Рисунок 2. Изотерма адсорбции
в логарифмических координатах.

Полученные данные заносят в таблицу 1 и строят на миллиметровой бумаге изотерму адсорбции, откладывая по оси абсцисс концентрации растворов после адсорбции С, а по оси ординат — значения удельной адсорбции (рис.1).

Для определения коэффициентов в эмпирическом уравнении Фрейндлиха (4) строят изотерму адсорбции в логарифмических координатах (рис. 2). При этом отрезок, отсекаемый на оси ординат, равен lg a, а тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс — показателю степени n.

Видео:Лабораторная работа 3. Кинетика адсорбции уксусной кислоты на активированном углеСкачать

Лабораторная работа 3. Кинетика адсорбции уксусной кислоты на активированном угле

Отчет по лабораторной работе Изучение адсорбции уксусной кислоты на активированном угле

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

и аналитической химии

ИЗУЧЕНИЕ АДСОРБЦИИ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ НА АКТИВИРОВАННОМ УГЛЕ

Цель работы: ________________________________________

Адсорбция это _____________________________________________

Абсолютная адсорбция – это___________________________________

Гиббсовская адсорбция – это__________________________________

Уравнение изотермы мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра:

где: А∞ — ____________________________________________________

Изотерма мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра:

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха

Уравнение адсорбции Лэнгмюра в линейной форме:

Эмпирическое уравнение адсорбции Фрейндлиха:

где: β — ______________________________________________________

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха — ________________________________________________________

Изучение адсорбции уксусной кислоты из ее водных растворов на активированном угле с использованием титриметрического метода определения концентраций

1. Приготовление растворов уксусной кислоты следующих концентраций: 0,6 М, 0,4 М, 0,3 М, 0,2 М, 0,1 М, 0,05 М.

2. Проведение процесса адсорбции.

3. Определение точной концентрации приготовленных растворов уксусной кислоты методом титрования.

Точную концентрацию приготовленных растворов уксусной кислоты рассчитывают по формуле:

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха, (1)

где: Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха— точная концентрация уксусной кислоты, моль/л; Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха— концентрация щелочи, используемой для титрования, моль/л; Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха— объем щелочи, пошедшей на титрование, мл; Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха— объем аликвоты уксусной кислоты, взятой для титрования, мл. Результаты титрования и расчеты заносят в таблицу 1.

Результаты титрования приготовленных растворов уксусной кислоты до адсорбции

Исходный раствор титруемой кислоты, моль/л

Объем аликвоты кислоты, взятой для титрования (Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха), мл

Объем щелочи, пошедший на титрова-ние, мл

Среднее значение объема щелочи Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха, мл

Рассчитанная концентрация кислоты до адсорбции (Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха), моль/л

Видео:Адсорбция. Простой эксперимент дома / ХимХопСкачать

Адсорбция. Простой эксперимент дома / ХимХоп

Изучение адсорбции уксусной кислоты на активированном угле — файл n1.doc

приобрести
Изучение адсорбции уксусной кислоты на активированном угле
скачать (170 kb.)
Доступные файлы (1):

n1.doc170kb.22.08.2012 20:15скачать

Видео:Лабораторная работа Исследование процессов адсорбции активированным углем различных веществСкачать

Лабораторная работа Исследование процессов адсорбции активированным углем различных веществ

n1.doc

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

Томский политехнический университет

Направление (специальность): Химическая технология и биотехнология

Кафедра: Физической и аналитической химии

Лабораторная работа №3

по курсу «Поверхностные явления и дисперсные системы»

Изучение адсорбции уксусной кислоты

на активированном угле

Студент гр. ФФФ ФФФ.
Руководитель

канд. хим. наук, доц. ФФФФ.

Томск 2009
Цель работы:

1. Изучить процесс адсорбции на границе твердое тело-раствор на примере адсорбции уксусной кислоты на активированном угле

2. Сравнить изотерму адсорбции, полученную экспериментально с изотермами адсорбции, рассчитанными по уравнениям Фрэйндлиха и Лэнгмюра.
Теоретическая часть.

  1. Адсорбция. Основные понятия и определения

Поверхностная энергия любой термодинамической системы стремится самопроизвольно уменьшиться. Это выражается в уменьшении или площади межфазной поверхности, или поверхностного натяжения. К явлениям, происходящим вследствие стремления к самопроизвольному снижению поверхностного натяжения, относится адсорбция.
На любой границе раздела фаз существует так называемый «поверхностный слой» – переходная область от одной объемной фазы к другой. Поверхностный слой имеет очень малую толщину (всего несколько молекул), но в нем сосредоточен весь избыток поверхностной энергии и массы вещества.
Адсорбция – процесс самопроизвольного перераспределения компонентов системы между поверхностным слоем и объемной фазой, т.е. поглощение одного вещества поверхностью другого.
В однокомпонентных системах при формировании поверхностного слоя происходит изменение его структуры (сгущение, уплотнение), которые часто называют автоадсорбцией. В многокомпонентных системах при перераспределении компонентов в поверхностный слой предпочтительнее переходит тот компонент, который сильнее уменьшает межфазное (поверхностное) натяжение.
Если поглощаемое вещество диффундирует вглубь поглотителя и распределяется по всему объему, то такое явление называют абсорбцией (поглощение объемом).
Адсорбент – вещество, на поверхности которого идет адсорбция. Адсорбат – вещество, адсорбированное поверхностью адсорбента. Адсорбтив – вещество, находящееся в объемной фазе, способное к адсорбции.
С термодинамической точки зрения адсорбция — самопроизвольный процесс выравнивания химических потенциалов компонента в объеме системы и поверхностном слое. Этот процесс происходит вследствие стремления к минимуму поверхностной энергии или энергии Гиббса системы.

  1. Количественные способы выражения адсорбции

Количественно величину адсорбции выражают двумя способами:

  1. Абсолютная адсорбция (А) – количество вещества (моль) в поверхностном слое, приходящееся на единицу площади поверхности или единицу массы адсорбента (моль/м 2 , моль/г).

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха, (1)

где: CS – концентрация компонента в поверхностном слое объемом

h – толщина поверхностного слоя.


    Гиббсовская (избыточная) адсорбция (Г) – избыточное число моль адсорбата в поверхностном слое (на единицу площади поверхности) по сравнению с тем числом моль, который бы находился в адсорбционном объеме в отсутствии адсорбции.

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха, (2)
где: Nобщ – общее число моль адсорбтива;

СV – равновесная объемная концентрация адсорбтива;

S – площадь поверхности адсорбента;

С0 – исходная концентрация адсорбтива;

CS – концентрация адсорбата в поверхностном слое.
При больших избытках адсорбата в поверхностном слое (СS>>CV), равновесной концентрацией адсорбтива в объеме фазы (CV) можно пренебречь, поэтому величины А и Г приблизительно равны.
При экспериментальном определении величину адсорбции рассчитывают по разности исходных и равновесных концентраций адсорбтива, т.е. определяют величину Г.

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха, (3)
где: C0 – концентрация адсорбтива до адсорбции;

Ср – равновесная концентрация адсорбтива после адсорбции,

S – площадь межфазной поверхности,

V – объем раствора.
Если адсорбентом является твердое пористое тело, общую поверхность которого определить невозможно, то адсорбцию Г относят к единице массы адсорбента (моль/г).
3. Теория мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра
В настоящее время не создано общей теории, которая бы достаточно корректно описывала бы все виды адсорбции на различных поверхностях раздела фаз. Рассмотрим основные положения «классической» теории адсорбции, разработанной в начале XX века Лэнгмюром:

  1. Адсорбция молекул адсорбата происходит на активных центрах, всегда существующих на поверхности адсорбента. Активные центры адсорбента энергетически равноценны.
  2. Каждый активный центр может адсорбировать только одну молекулу адсорбата. В результате этого на поверхности адсорбента образуется мономолекулярный слой адсорбата.
  3. Адсорбированные молекулы не взаимодействуют друг с другом. Поэтому время пребывания молекул на активных центрах не зависит от того, заняты молекулами соседние активные центры или нет.
  4. Адсорбция носит динамический характер. Адсорбат удерживается на поверхности адсорбента некоторое время, а потом десорбируется.

На основе приведенных исходных положений Лэнгмюром было предложено уравнение изотермы мономолекулярной адсорбции, которое для адсорбции из растворов имеет вид:

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха, (4)

где: С – равновесная концентрация адсорбтива;

К – константа адсорбционного равновесия, характеризующая энергию взаимодействия адсорбата и адсорбента;

А? – предельная адсорбция (емкость адсорбционного монослоя).
Типичный вид изотермы Лэнгмюра показан на рисунке 1.

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха

Рис.1. Изотерма мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра в координатах А=f(С).
На изотерме адсорбции Лэнгмюра выделяют три участка:
I — область малых концентраций (КС >1), тогда: А=А?, вся поверхность адсорбента занята молекулами адсорбата.

II – область средних концентраций: расчет ведут по уравнению (4).
3.1. Расчет констант уравнения Лэнгмюра
Константы (К и А?) уравнения Лэнгмюра рассчитывают двумя способами:

1. Аналитический способ: в уравнение (4) подставляют экспериментальные значения А при соответствующих значения С, решают систему уравнений с двумя неизвестными, находят А? и К.

2. Графический способ: уравнение (4) приводят к линейному виду: y=a+bx.

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха(5)

Строят изотерму адсорбции в координатах линейной формы уравнения Лэнгмюра (рис.2):

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха

Рис.2. Изотерма адсорбции в координатах линейной формы уравнения Лэнгмюра.

Экстраполяция зависимости до оси ординат дает отрезок, равный Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха, тангенс угла наклона прямой равен Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха.
Уравнение Лэнгмюра, выведенное для описания процесса адсорбции газа на твердой поверхности, используют и для описания молекулярной адсорбции из растворов.
4. Эмпирическое уравнение адсорбции Фрейндлиха
Для описания процесса адсорбции также используют эмпирическое уравнение Фрейндлиха.

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха, (6)

где: С – равновесная концентрация адсорбтива;

? и n – константы, определяемые опытным путем.
Константа ? по своему физическому смыслу представляет собой значение адсорбции при равновесной концентрации адсорбтива, равной единице (при С=1, А = ?). Эта константа для различных адсорбционных систем колеблется в пределах 2 ч 2,5.
Показатель Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлихахарактеризует степень отклонения изотермы адсорбции от прямой линии ( Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха? 0,2 ч 0,7).
Константы уравнения Фрейндлиха из опытных данных определяют графически. Для этого уравнение (6) логарифмируют:

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха, (7)

Уравнение (7) представляет собой уравнение прямой в координатах Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлихаlg Alg С.

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха

Рис.3. График для нахождения констант в уравнении Фрейндлиха
Экстраполяция зависимости до оси ординат дает отрезок, равный lg ?, тангенс угла наклона прямой равен Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха.

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха

Таблица 1. Результаты титрования исходных растворов уксусной кислоты до адсорбции

Раствор кислоты, концентрация которого проверяется, моль/лОбъем кислоты, взятый на титрование (Vк), млОбъем щелочи, пошедший на титрование, млСреднее значение объема щелочи (Vщ), млРассчитанная концентрация кислоты, моль/л
0,6214,5

14,3

14,300,71
0,429,5

9,6

9,530,47
0,3524,8

24,7

24,670,49
0,2516,2

16,3

16,230,32
0,159,5

9,6

9,430,19
0,0554,6

4,4

4,50,09

Таблица 2. Результаты титрования растворов уксусной кислоты после адсорбции

Раствор титруемой кислоты моль/лОбъем кислоты, взятый на титрование (Vк), млОбъем щелочи, пошедший на титрование, млСреднее значение объема щелочи (Vщ), млРассчитанная концентрация кислоты, моль/л
0,71211,2

11,2

11,130,56
0,4726,6

6,7

6,670,33
0,49515,6

15,5

15,630,31
0,3255,7

5,7

5,730,11
0,1952,6
2,6

2,6

2,60,05
0,0950,8

0,7

0,60,01

Таблица 3.

Ci равн, моль/лГi эксп, ммоль/гСii, г/лAi (Лэнгмюр), ммоль/гAi (Фрэйндлих), ммоль/гlgГi экспlgСi равн
10,717,594,666677,8311,650,8750612,851258
20,47767,142867,6410,400,8450982,672098
30,49954,444447,6610,520,9542432,690196
40,3210,530,476197,399,361,0211892,50515
50,19727,142866,928,110,8450982,278754
60,09422,55,886,600,602061,954243

Расчет по Лэнгмюру

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха=8,22 ммоль/г

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха
Расчет по Фрэйндлиху

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха

Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле описывается уравнением фрейндлиха

При выполнении работы был изучен процесс адсорбции уксусной кислоты на активированном угле. По результатам экспериментальных данных были построены изотермы адсорбции по Лэнгмюру и Фрэйндлиху. Изотерма по Лэнгмюру более схожа с экспериментальной.

🌟 Видео

Адсорбция. Как очистить воду при помощи активированного угля.Скачать

Адсорбция. Как очистить воду при помощи активированного угля.

Изучение явления адсорбцииСкачать

Изучение явления адсорбции

5.1. Адсорбция. Классификация адсорбцииСкачать

5.1. Адсорбция. Классификация адсорбции

Адсорбция на твёрдой поверхностиСкачать

Адсорбция на твёрдой поверхности

Лабораторная работа №16. Свойства уксусной кислоты. 9 класс.Скачать

Лабораторная работа №16. Свойства уксусной кислоты. 9 класс.

Адсорбция из растворов на твердой поверхности (лабораторная работа 2)Скачать

Адсорбция из растворов на твердой поверхности (лабораторная работа 2)

Адсорбция Активированный угольСкачать

Адсорбция Активированный уголь

АдсорбцияСкачать

Адсорбция

Адсорбция на поверхностях растворовСкачать

Адсорбция на поверхностях растворов

Практическое занятие 4. Адсорбция на границе твердое тело – газСкачать

Практическое занятие 4. Адсорбция на границе твердое тело – газ

АдсорбцияСкачать

Адсорбция

Поверхностные явления. Адсорбция.Скачать

Поверхностные явления. Адсорбция.

АДСОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ И СИЛИКАГЕЛЯСкачать

АДСОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ И СИЛИКАГЕЛЯ

Активированный уголь. Опыты с детьми. Точка Гравитиции.Скачать

Активированный уголь. Опыты с детьми. Точка Гравитиции.

Взаимодействие уксусной кислоты с металламиСкачать

Взаимодействие уксусной кислоты с металлами

Только так можно убрать инсулинорезистентность, метаболический синдром и сахарный диабет 2 типа!Скачать

Только так можно убрать инсулинорезистентность, метаболический синдром и сахарный диабет 2 типа!
Поделиться или сохранить к себе: