ADSORPCJA

1. Cel ćwiczenia.

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

Zadanie sprowadza się do wyznaczenia doświadczalnego współczynnika 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

2. Wykonanie ćwiczenia.

Odczynniki i aparatura

1. Roztwór kwasu octowego (CH₃COOH) o stężeniu C=0,5 mol/dm³.

2. Roztwór wodorotlenku sodowego (NaOH) o stężęniu C=0,1 mol/dm³.

3. Fenoloftaleina-wskaźnik.

4. Węgiel aktywny.

5. Zestaw do miareczkowania.

6. Wstrząsarka laboratoryjna.

7. Szkło laboratoryjne:

6 kolbek miarowych o pojemności 100 cm³

6 kolbek stożkowych ze szlifowanym korkiem,

6 kolbek stożkowych do sączenia,

lejki, pipety, bagietki,

8)Sączki z bibuły o średniej szybkości filtracji.

W kolbach miarowych o pojemności 100 cm³ sporządzam cztery roztwory kwasu octowego o różnych stężeniach (korzystając z roztworu kwasu octowego o stężeniu 0,5 mol/dm³. Otrzymane roztwory dokładnie mianuje roztworem wodorotlenku sodowego o stężeniu 0,1 mol/dm³ wobec fenoloftaleiny jako wskaźnika. W tym celu

odmierzam 10 cm³ (pipetą miarową ) roztworu kwasu octowego o danym stężeniu do suchej kolby stożkowej i miareczkuje dwukrotnie. Analogicznie wykonuje miareczkowanie pozostałych roztworów kwasu octowego.

Korzystając z wagi technicznej a następnie analitycznej dokładnie odważam na folii aluminiowej sześć odważek węgla (po około 2 g każda. Następnie odważki węgla wsypuje kolejno do sześciu kolbek ze szlifem. Później do tych kolbek dodaję po 50 cm³ (odmierzam pipetą) każdego z przygotowanych roztworów kwasu octowego. Kolbki zamykam szczelnie korkiem i zawartość jest wstrząsana przez 10 min na wstrząsarce. Otrzymane zawiesiny przesączam, z każdego przesączu pobieram do miareczkowania próbki o objętości 10 cm³, celem oznaczenia stężenia równowagowego kwasu octowego (niezaadsorbowanego).

3. Opracowanie wyników

A) W celu otrzymania roztworów odmierzam 60, 40, 20 oraz 10 cm³ o stężeniu 0,522 mol/ dm³ Otrzymuje stężnia: 0,3132; 0,2088; 0,1044; oraz 0,0522 mol/dm³ .

B) Masa próbek węgla

Masa węgla = Masa węgla z naczynkiem - Masa naczynka

M₁ = 4,1249 - 2,1520 = 1,9729 g

M₂ = 3,9365 - 2,0828 = 1,8537g

M₃ = 3,8490 - 2,2041= 1,6449 g

M₄ = 3,9754 - 2,1891 = 1,7863g

C) Średnia ilość NaOH jaka zeszła przy miareczkowaniu

1 - 23,6 cm³

2 - 14,8 cm³

3 - 6,4 cm³

4 - 2,35 cm³

obliczam stężenia według wzoru:

C_rów. =
[mol/dm³]

V_{2 NaOH} - objętość NaOH która zeszła podczas miareczkowania CH₃COOH po zajściu procesu adsorpcji.

C _NaOH - stężenie NaOH ( 0,1 mol/dm³)

V_CH
COOH - objętość CH₃COOH ( 10 cm³ )

C_rów1 = 23,6*0,1/10 = 0,236

C_rów2 =14,8*0,1/10 = 0,148

C_rów3 = 6,4*0,1/10 = 0,064

C_rów4 = 2,35*0,1/10 = 0,0235

[ C ] =
= mol/dm³

D) Ilość zaadsorbowanej substancji obliczam ze wzoru:

X = 1000 * V_kw * (C₀ - C_rów ) *60 [mg]

X - liczba miligramów zaadsorbowanego kwasu octowego na węglu aktywnym.

V_kw - objętość kwasu zużyta do adsorpcji.

60 - M_CH
COOH

X = 1000*0,05*( 0,394 - 0,286 )*60 = 324,0

X = 1000*0,05*(0,325 - 0,272 )*60 = 292,5

X = 1000*0,05( 0,261 - 0,180 )*60 = 243,0

X = 1000*0,05( 0,190 - 0,123 )*60 = 201,0

[X] = 1000*dm³(mol/dm³ - mol/dm³)*g/mol = mg/mol

Obliczam logarytm postaci:

log

log(324/1,9729) = 2,21544

log(292,5/1,8537) = 2,19809

log(243,5/1,6449) = 2,170359

log(201/1,7863) = 2,05124

[
] = mg/g

Obliczam logarytm ze stężenia równowagowego: log C_rów, w celu zmiany jednostek z mol/dm³ na mmol/dm³ mnożę C_rów przez 1000.

log236 = 2,372912

log148 = 2,170262

log64 = 1,806180

log23,5 = 1,371068

[logC_rów] = mmol/dm³

Po zlogarytmowaniu równanie Freundlicha przyjęło postać:

log
= log k +
log C

Z wykresu odczytuję wartości

tg α =
log k =1,06

α = 25^o

tg 25⁰ =0,46

= 0,466

Po podstawieniu odczytanych z wykresu wartości równanie izotermy Freundlicha dla badanego układu przyjmuje postać:

log
= 1,06 + 0,466*log C

Wnioski:

W wyniku przeprowadzonego doświadczenia wyznaczyłe izotermę adsorpcji Freundlicha kwasu octowego na węglu aktywnym.

Na podstawie sporządzonego wykresu określiłem watość współczynników k i 1/n których wartość podałam w postaci logarytmicznej.

Znając wartości tych współczynników napisałemrównanie izotermy Freundlicha .

Błędy w przeprowadzonym doświadczeniu mogły wyniknąć z:

• błędu odczytania ilości zużytego NaOH podczas miareczkowania

• niedokładnego zważenia węgla aktywnego

• zaokrągleń w obliczeniach.

3

---