adsorpcja.doc

(113 KB) Pobierz
ZJAWISKA NA GRANICY FAZ - ADSORPCJA

ZJAWISKA NA GRANICY FAZ - ADSORPCJA

 

 

Ćwiczenie  A –1

 

Wyznaczanie izotermy adsorpcji dla układu ciecz – ciało stałe

 

              Celem ćwiczenia jest wyznaczenie izotermy adsorpcji Freundlicha kwasu octowego na węglu aktywnym.

              Zadanie sprowadza się do wyznaczenia doświadczalnego współczynników k i 1/n w równaniu Freundlicha dla konkretnego węgla aktywnego. Należy ustalić zależność ilości zaadsorbowanego kwasu na jednostkę masy, w zależności od stężenia tego kwasu.

 

Odczynniki i aparatura

 

Roztwór kwasu octowego (CH3COOH) o stężeniu C = 0,52 mol/dm3

Roztwór wodorotlenku sodowego (NaOH) o stężeniu C = 0,1 mol/dm3

Fenoloftaleina – wskaźnik

Węgiel aktywny

Zestaw do miareczkowania

Wytrząsarka laboratoryjna

Szkło laboratoryjne

-         5 kolbek miarowych o pojemności 100 cm3

-         5 kolbek stożkowych ze szlifowanym korkiem

-         5 kolbek stożkowych do sączenia

-         lejki, pipety, bagietki

Sączki z bibuły o średniej szybkości filtracji

 

Wykonanie ćwiczenia

 

              W kolbach miarowych o pojemności 100 cm3 należy sporządzić pięć roztworów kwasu octowego o następujących stężeniach : 0,3; 0,25; 0,2; 0,1; 0,05 mol/dm3 w ilości po 100 cm3 każdego (korzystając z roztworu kwasu octowego o stężeniu 0,52 mol/dm3). Otrzymane roztwory dokładnie mianuje się roztworem wodorotlenku sodowego o stężeniu 0,1 mol/dm3 wobec fenoloftaleiny jako wskaźnika. W tym celu należy odmierzyć 10 cm3 roztworu kwasu octowego o danym stężeniu do suchej kolby stożkowej i miareczkować dwukrotnie. Analogicznie wykonać miareczkowanie pozostałych roztworów kwasu octowego.

              Korzystając z wagi technicznej a następnie analitycznej należy dokładnie odważyć na folii aluminiowej pięć odważek węgla (po około 2 g każda). Następnie odważki węgla wsypać kolejno do pięciu kolbek ze szlifem. Później do tych kolbek należy dodać po 50 cm3 każdego z przygotowanych roztworów kwasu octowego. Kolbki zamknąć szczelnie korkiem i zawartość wytrząsać przez około 10 minut na wytrząsarce. Otrzymane zawiesiny przesączyć, z każdego przesączu pobrać do miareczkowania próbki o objętości 10 cm3, celem oznaczenia stężenia równowagowego kwasu octowego (niezaadsorbowanego). Wszystkie miareczkowania należy wykonać dwukrotnie.

 

Wyniki pomiarów

 



 

Stężenie kwasu octowego w poszczególnych próbkach

 

C = C0 * V1 / V2

Gdzie:

              C               – stężenie kwasu octowego w badanej próbie

              C0               – stężenie początkowe wzorcowego kwasu octowego (przed

   rozcieńczeniem)

              V1               - objętość kwasu octowego użyta do rozcieńczenia



              V2               - końcowa objętość roztworu po rozcieńczeniu kwasu

 

 

C1 = 0,52 * 60 / 100 = 0,312

C2 = 0,52 * 40 / 100 = 0,208

C3 = 0,52 * 20 / 100 = 0,104

C4 = 0,52 * 10 / 100 = 0,520

 

Stężenie kwasu octowego po adsorpcji na węglu aktywnym          

 

Crów = VNaOH * CNaOH / VCH3COOH

 

Gdzie:

              Crów                             - stężenie kwasu octowego po adsorpcji na węglu aktywnym

              VNaOH               - objętość zużytego titranta [dm3]

              CNaOH                             - stężenie titranta (0,1 [mol/dm3)]

              VCH3COOH              - objętość kwasu octowego wzięta do miareczkowania



 

Crów I = 30,8 * 0,1 / 10 = 0,3080

Crów II = 20,45 * 0,1 / 10 = 0,2045

Crów III = 10,03 * 0,1 / 10 = 0,1030

Crów IV = 5,0 * 0,1 / 10 = 0,0505

 

 

Opracowanie wyników:

 

Z różnicy stężeń przed i po adsorpcji obliczam X, to jest liczbę miligramów zaadsorbowanego kwasu octowego na węglu aktywnym.

 

C0 = V1NaOH * CNaOH / VCH3COOH

 

Crów. = V2NaOH * CNaOH / VCH3COOH  [mol/dm3]    ( * 1000 [mmol/dm3])

 

X = 1000 * Vkw. * (C0 – Crów.) * 60 [mg]

 

Gdzie:

              V1, V2               – objętości zasady zużyte na miareczkowanie

              VCH3COOH               - objętość próbki kwasu octowego (10 cm3)

              Vkw.                             - objętość kwasu zużyta do adsorpcji (0,05 dm3)

              60                             - masa molowa CH3COOH



 

X1 = 1000 * 0,05 * (0,312 – 0,308) * 60 = 12

X2 = 1000 * 0,05 * (0,2080 – 0,2045) * 60 = 10,5

X3 = 1000 * 0,05 * (0,1040 – 0,1030) * 60 = 3

X4 = 1000 * 0,05 * (0,0520 – 0,0505) * 60 = 4,5

 

 

log X/m1 = log 12/1,9022 =0,567

log X/m2 = log 11/1,9059 = 0,546

log X/m3 = log 3/1,7434 = 0,27

log X/m4 = log 5/1,9079 = 0,366

 

 

log Crów I = log 308 = 2,488

log Crów II = log 204,5 = 2,31

log Crów III = log 103 = 2,012

log Crów IV = log 50,5 = 1,703

 

 

Z wykresu wyznaczam  logK i 1/n :

 

logK = 0,366    K = 100,366 = 2,32245

 

a = 250                  tg250 = 1/n 

0,4663 = 1/n 

n = 2,1445

 

Równanie izotermy Frundlicha przyjmuje postać:

 

              log X/m = 1,557 + 0,4663 logC

 

 

 

Zgłoś jeśli naruszono regulamin