Nr grupy: 32 Zespół 2	ĆWICZENIE NR 4	Data: 03-11-1998
Agnieszka Bobak Andrzej Kozioł Arkadiusz Krochmal	Wyznaczanie powierzchni właściwej adsorbenta metodą BET	Ocena:

WSTĘP TEORETYCZNY

Adsorpcja - to zagęszczanie się substancji zwanej adsorbatem na powierzchni innej substancji zwanej adsorbentem stanowiącej odrębną fazę.

Najczęściej występuje adsorpcja gazów, par, substancji rozpuszczonej na powierzchni ciała stałego. Może być procesem odwracalnym (desorpcja), co ma zastosowanie do oczyszczania lub rozdzielania mieszanin gazów lub cieczy.

Wśród adsorpcji wyróżniamy:

adsorpcję chemiczną - chemisorpcja - polegająca na tworzeniu się wiązań chemicznych między adsorbatem a adsorbentem,

adsorpcję fizyczną - polegającą na oddziaływaniach międzycząsteczkowych, tzw. sił van der Waalsa, między substancją zaabsorbowaną a absorbentem.

Zdolność adsorpcyjna ciał stałych zależy od ich natury oraz od stopnia rozwinięcia powierzchni, tj. od ilości, rozmiarów i kształtów porów występujących w jednostce masy ciała.

Gazy i pary są na ogół tym chciwiej adsorbowane przez jeden i ten sam adsorbent im niższa temperatura adsorbenta w równowadze z adsorbowanym gazem, wyższe ciśnienie cząstkowe adsorbatu, wyższy ciężar cząsteczkowy adsorbatu oraz wyższa temperatura krytyczna adsorbatu, tzn. im łatwiej ulega on skropleniu.

Badanie procesu adsorpcji polega najczęściej na wyznaczeniu zależności między ilością gazu zaadsorbowanego przez daną masę adsorbentu a ciśnieniem gazu. Pomiary takie dokonuje się zwykle w stałej temperaturze a wyniki przedstawia się graficznie w postaci tzw. izotermy adsorpcji.

PRZEBIEG ĆWICZENIA

Wyznaczamy ciśnienie równowagowe par eteru dietylowego nad adsorbentem, którym jest węgiel aktywny. Ilość wprowadzonego adsorbatu określa się przy pomocy mikrobiuretki dozującej. Wyznaczamy izotermę adsorpcji dla tego układu.

Najpierw węgla aktywnego oznaczonego symbolem Ag2n poddajemy desorpcji pod próżnią. Po pojemnik z węglem aktywnym studzimy. Następnie podłączamy dozownik z 5 cm³ eteru dietylowego. W procesie adsorpcji dokonujemy odczytu w zależności od ilości zaadsorbowanego gazu.

Temperatura otoczenia 20⁰C, aktualne ciśnienie atmosferyczne 740 mmHg.

Wyniki przedstawiamy w tabeli

Lp	vi [cm^3]	pi [mmHg]	pi^0[mmHg]	Δpi	viads	p^0-pi	viads∗ (p^0-pi)	pi/[viads(p^0-p^i)]
1	0,2	2	34	32	0,014	407,56	5,70	5,96
2	0,4	2	34	32	0,028	407,56	11,41	2,97
3	0,75	2	34	32	0,054	407,56	22,0	1,54
4	1,1	2	34	32	0,079	407,56	32,19	1,05
5	1,3	3	47	44	0,129	394,56	45,09	1,04
6	1,5	5	70	65	0,220	371,56	8,74	8,0
7	1,7	8	100	92	0,354	341,56	120,79	0,827
8	1,9	14	164,7	150,7	0,648	276,86	179,4	0,918
9	2,2	24	262	315	1,56	179,56	280,1	0,935
10	2,4	32	347	344	1,86	94,56	178,7	1,94
11	2,6	41	244,7	383,7	2,25	16,86	37,93	11,19

OBLICZENIA

Sporządzamy wykres zależności p_i = f(v_i), a następnie przesuwamy prostoliniowy fragment wykresu do początku układu współrzędnych i z niego odczytujemy wartości p_i⁰ dla danego v_i.

Z danych zawartych w kolumnach 3 i 9 sporządzamy wykres zależności p_i/[v_iads∗(p_i⁰-p_i)]=f(p_i), a następnie obliczamy z niego tgα.

Zgodnie z równaniem izotermy BET mamy:

tgα = (c - 1)/(c∗v_m∗p⁰)

tgα = 5,524∗10^-3

b = 1/(v_m∗c)

v_m < 2 ⇒ 1/v_m = 5,524∗10^-3∗441,56 = 2,31 ⇒ v_m = 0,432

Gęstość eteru dietylowego w 20⁰C wynosi: ρ = 0,736 g/cm³

Masa molowa eteru M_(C²_H⁵₎²_O = 74 g/mol

Z tego obliczamy:

m = 0,317 g

n = 4,29∗10^-3 mola

Powierzchnia zajmowana przez adsorbent wynosi:

S = 6,023∗10²³∗4,29∗10^-3∗52,3 [A⁰]²

S = 1,35∗10²³ [A⁰]²

Obliczamy powierzchnię czynną właściwą:

S_r = S/ m_adsorbentu

S = 1,35∗10²³/6 = 2.25∗10²² [A⁰]²/g

WNIOSKI

Otrzymany przez nas wynik pomiary powierzchni węgla aktywnago jest zgodny z wynikami uzyskiwanymi prze inne grypy, jak również zgodny z danymi zawartymi w literaturze (700 -1100 m²/g). Należy tu jeszcze wspomnieć, że dotychczas to ćwiczenie było wykonywane na innej cieczy lotnej - n-pentanie - jako adsorbacie. Jednaj jak już wspomnieliśmy nie ma t zbyt wielkiego wpływu na wynik pomiaru.

LITERATURA

H. Jankowska, A. Świątkowski, J.Choma: Węgiel aktywny

J. Ościk: Adsorpcja

---