Материал: 116

6

Для нахождения значений постоянных уравнения Лэнгмюра аmax и k можно построить зависимость величины обратной адсорбции 1/а от 1/С, выразив уравнение Лэнгмюра (2) в виде:

Графически изотерма адсорбции по уравнению (4) имеет вид, приведенный на рис.2.

1/а

α

1/аmax

Рис.2. Изотерма адсорбции Лэнгмюра в линейной форме

На оси ординат отсекается отрезок, равный 1/ аmax, tgα = 1/(аmax k).

Адсорбция находит широкое применение во многих технологических процессах. На различной способности компонентов смеси к адсорбции основаны методы разделения и анализа многокомпонентных систем (адсорбционная, распределительная, ионообменная хроматография).

Особенно актуально использование явления адсорбции в решении экологических задач, в частности, для очистки газов и жидкостей от различных примесей, при подготовке питьевой воды, очистке сточных вод и газовых выбросов промышленных производств, в том числе мебельных и деревообрабатывающих предприятий.

На явлении адсорбции основаны широко распространенные в деревообработке такие технологические операции как лакирование, окрашивание, склеивание и др.

7

Практическая часть

Лабораторная работа

Адсорбция и десорбция метилового оранжевого

Цель работы: ознакомление с теорией адсорбции и экспериментальное определение адсорбционных характеристик различных адсорбентов при адсорбции метилового оранжевого.

Реактивы и оборудование: адсорбенты: активированный уголь, силикагель, глинистый минерал и др.; растворы метилового оранжевого; фотоэлектроколориметр; весы; разновесы; стаканы химические емкостью 50 мл; конические колбы; воронки; фильтровальная бумага.

Ход работы

ОПЫТ 1. Адсорбция метилового оранжевого различными адсорбентами.

Группа студентов (2-3 человека) взвешивает 0,1г адсорбента для определения адсорбции при одной исследуемой концентрации метилового оранжевого.

Адсорбент помещают в стакан емкостью 50 мл, приливают 20 мл раствора метилового оранжевого исследуемой концентрации.

Содержимое стакана перемешивают и выдерживают 10минут (периодически взбалтывая), затем отфильтровывают в коническую колбу через бумажный фильтр.

Определяют концентрацию метилового оранжевого в исходном растворе и в фильтрате фотоколориметрическим методом. Для этого наливают исходный раствор в рабочую кювету фотоэлектроколориметра и измеряют оптическую плотность(А0) или пропускание (П0, %) при длине волны 492 нм. По градуировочному графику находят концентрацию метилового оранжевого, соответствующую полученным значениям пропускания. Далее аналогичные измерения проводят для фильтрата.

Результаты определения заносят в табл. 1. Адсорбцию (а, мг/г) рассчитывают по формуле

V (C0-Cа)

m

где V – объем раствора метилового оранжевого, л;

C0 – исходная концентрация метилового оранжевого, мг/л;

Са – равновесная концентрация метилового оранжевого в фильтрате после адсорбции, мг/л;

m– масса адсорбента, г.

. В данном опыте V = 0,02 л; m = 0,1г.

8

Результаты опыта используют для построения изотермы адсорбции метилового оранжевого в координатах а – Cа.

Затем строят графическую зависимость 1/а – 1/Са и находят по графику величину максимальной адсорбции (аmax) и константу адсорбционного равновесия (k).

ОПЫТ 2. Десорбция метилового оранжевого.

Фильтр с адсорбентом (из опыта 1) помещают в стакан емкостью 50 мл и приливают 20 мл дистиллированной воды. Содержимое стакана перемешивают и выдерживают 20минут (периодически взбалтывая), затем отфильтровывают в коническую колбу через бумажный фильтр. Определяют концентрацию метилового оранжевого в фильтрате.

Результаты определения заносят в табл. 2.

Десорбцию (D, мг/г) рассчитывают по формуле

где V – объем раствора, л;

Сд – равновесная концентрация метилового оранжевого в фильтрате после десорбции, мг/л;

m– масса адсорбента, г.

. В данном опыте V = 0,02 л; m = 0,1г.

9

Степень необратимости адсорбции (γн) рассчитывают по формуле

где aн – необратимая адсорбция, мг/г.

На основании полученных в 1 опыте величин а, аmax, k, делают следующие выводы:

1.Оценивают процент адсорбции (а) при исследуемой концентрации метилового оранжевого относительно максимальной величины (аmax).

2.Сравнивают величины аmax и k для различных адсорбентов, определяют наиболее эффективный для адсорбции метилового оранжевого.

На основании полученных в 2 опыте величин D, aн, γн делают следующие выводы:

1.При какой концентрации степень необратимости адсорбции наибольшая.

2.Сравнивают величины γн для различных адсорбентов, определяют наиболее эффективный для адсорбции метилового оранжевого.

10

Дайте ответы на следующие вопросы:

1.Дайте определение “адсорбция”, “десорбция” ?

2.В чем суть физической и химической адсорбции?

3.Что представляет собой изотерма адсорбции? Какие изотермы Вы знаете ?

4.При каких условиях наступает адсорбционное равновесие ? Как можно сместить адсорбционное равновесие?

5.Как определить адсорбционные характеристики из уравнения Лэнгмюра?

Библиографический список

1.Коровин Н.В. Общая химия. – М.: Высш. шк., 2000. – 558 с.

2.Коровин Н.В., Мингулина Э.И., Рыжкова Н.Г. Лабораторные работы по химии. – М.: Высш. шк., 1998. – 256 с.

3.Суворов А.В., Никольский А.Б. Общая химия. – СПб: Химия, 1997. – 623 с.

4.Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. – М.: Высш. шк., 2001.

– 527 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Теоретическая часть………………………………………………………….… 3 Практическая часть…………………………………………………………….. 7 Опыт 1. Адсорбция метилового оранжевого различными адсорбентами….. 7 Опыт 2. Десорбция метилового оранжевого…………………………………. 8 Библиографический список……………………………………………………. 10

Бельчинская Лариса Ивановна Стрельникова Ольга Юрьевна

Х И М И Я

Методические указания к лабораторной работе по теме: «Адсорбция. Адсорбционное равновесие»

для студентов 1 курса всех специальностей (с элементами УИРС)