Procesy chemiczne

Ćw.W3. W4. Adsorpcja z roztworów na węglu aktywnym. Kinetyka procesu. Nadmiarowa izoterma adsorpcji.

Data: 09.10.2014r., 16.10.2014r.; gr D

1. Cel ćwiczenia: Celem ćwiczenia jest wyznaczenie czasu po którym nastąpiło całkowite usunięcie adsorbatu. Wyznaczenie nadmiarowej izotermy adsorpcji i zinterpretowaniu jej o wybrany model matematyczny.

2. Informacje o węglu: Hydrofin

3. Proces adsorpcji w funkcji czasu

Czas wytrząsania	Odważka [g]	Absorbancja	Stężenie [mg/dm^3]	Uwagi
15 minut	0,2096	0,024	0,545	Pobrano 10 cm^3; rozcieńczono 5-krotnie
30 minut	0,2067	0,017	0,186	Pobrano 20cm^3, rozcieńczono 2,5-krotnie
45 minut	0,1999	0,047	0,223	Bez rozcieńczania
60 minut	0,2004	0,023	0,104	Bez rozcieńczania
90 minut	0,1996	0,040	0,188	Bez rozcieńczania
7 dni	0,2000	0,076	0,366	Bez rozcieńczania

Zależność pojemności sorpcyjnej od czasu:

Zależność stężenia równowagowego od czasu:

Czas po którym nastąpiło całkowite usunięcie błękitu metylenowego wynosi 30 minut. W wykresach nie uwzględniono wyniku pomiaru po 7 dniach ze względu na znaczne odstawanie od pozostałych wyników.

1. Krzywa kalibracji

Stężenie roztworu [mg/dm^3]	Absorbancja
0,5	0,097
1	0,194
2	0,404
3	0,613
4	0,800
5	1,011

1. Proces adsorpcji nadmiarowej:

Masa [g]	Absorbancja	Stężenie [mg/dm^3]	Pojemność sorpcyjna [mg/g]
0	0,987	48,7624
0,0098	0,277	1,3614	483,6836
0,0142	0,521	2,5693	325,3033
0,0245	0,003	0,0049	199,0099
0,0526	0,004	0,0099	92,68531
0,2566	0,053	0,2525	18,90487

Nadmiarowa izoterma adsorpcji:

Dopasowanie danych doświadczalnych do wybranych modeli matematycznych.

Wyznaczone na podstawie wykresów stałe równań izoterm

Węgiel aktywny		Izoterma Langmuira	Izoterma Freundlicha
	qm (mg/g)	b (dm^3/g)	RL
Hydrofil	344,827	0,806	0,025

1. Wnioski:

Czas po którym nastąpiło całkowite usunięcie błękitu metylenowego wynosi 30 minut.
Z przeprowadzonych badań wynika, że proces adsorpcji błękitu metylenowego na węglu aktywnym lepiej opisuje równanie Langmuira niż Freundlicha. Dla użytego węgla aktywnego współczynnik dopasowania R² dla równania Langmuira jest wyższy niż dla równania Freundlicha. Wynika z tego, podczas procesu adsorpcji dochodzi do utworzenia na powierzchni adsorbentu monomolekularnej warstwy, oraz pomiędzy zaadsorbowanymi na powierzchni ciała stałego cząsteczkami nie występują wzajemne oddziaływania. Przedstawiony bezwymiarowy czynnik podziału R_L, którego wartość informuje nas o intensywności procesów adsorpcji wynosi 0,025. Wyliczona wartość R_L w naszym przypadku mieści się w graniach od 0 do 1, więc proces przebiega intensywnie.