UNIWERSYTET ZIELONOGÓRSKI Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska Instytut Inżynierii Środowiska
		CHEMIA FIZYCZNA LABORATORIUM
III ROK INŻYNIERII ŚRODOWISKA STUDIA DZIENNE
Zjawiska powierzchniowe. Adsorpcja kwasu karboksylowego na węglu aktywnym. TEMAT 2

1. Metodyka.

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie izotermy adsorpcji Freundlicha dla układu: wodny roztwór kwasu organicznego - węgiel aktywny w temperaturze pokojowej. Zadanie sprowadza się do wyznaczania wartości współczynników

k i
równania Freundlicha przez pomiar zależności ilości zaadsorbowanego kwasu od stężenia w roztworze. Stężenie kwasu określamy na drodze miareczkowania mianowanym roztworem NaOH.

1. Wyposażenie.

Aparatura: zestaw do miareczkowania.

Odczynniki: roztwór kwasu octowego o stężeniu 0,5m. , 0,1m NaOH ,

fenoloftaleina, węgiel aktywny.

2. Wykonanie ćwiczenia.

Wychodząc z 0,5m roztworu kwasu sporządzić pięć roztworów o następujących stężeniach: 0,30m, 0,25m, 0,15m, 0,10m, 0,20m w ilości po 100cm³ każdego. Otrzymane roztwory dokładnie mianujemy za pomocą 0,1m NaOH wobec fenoloftaleiny. Następnie pobieramy po 50cm³ każdego roztworu, wlewamy do butelek na 150cm³ i wsypujemy do każdej z nich dokładnie odważoną / ok.2g/ ilość węgla aktywnego , zamykamy szczelnie i wstrząsamy przez 10 min. Następnie roztwory sączymy i mianujemy jak poprzednio . Do miareczkowania pobieramy w każdym przypadku po 10 cm³ roztworu.

3. Przedstawienie wyników pomiarów

Z różnicy stężeń przed i po adsorpcji obliczamy x - liczbę moli zaadsorbowanego kwasu. Empiryczne równanie Freundlicha możemy tu zapisać w postaci:

= kc^1/n

gdzie: m - masa węgla, c - stężenie roztworu kwasu octowego poddawanego adsorpcji, x - ilość moli kwasu octowego zaadsorbowanego na węglu aktywnym

Po zlogarytmowaniu równanie to przybiera postać:

lg
= lg k +

lg c

Wartości bezpośrednich wyników oraz wielkości występujących w równaniu Freundlicha, przedstawia tabela 1.

Tab.1 Wyniki pomiarów parametrów izotermy adsorpcji z roztworu

Lp	V1 ^(*) [cm^3]	V2 ^(*) [cm^3]	m [g]	x ^(* *) [mol]	lg	c [mol/dm^3]	lg c
1 2 3 4 5

gdzie: V₁ ,V₂ - objętości [cm³] 0,1m NaOH zużyte na miareczkowanie 10 cm³

roztworu CH₃COOH odpowiednio: przed i po adsorpcji,

x = 5^.10^-4. (V₁-V₂) [mol],

c = 10^-2.V₁ [mol/dm³].

^(*) przedstawione wyniki są średnimi dla trzech oznaczeń, za każdym razem

pobierano 10 cm³ badanego roztworu

^{(* *)} przeliczone na 50cm³ roztworu

Z kolei sporządzamy wykres zależności lg
= f (lg c). Z punktu przecięcia prostej z osią rzędnych odczytujemy wartości lg k, a z tangensa kąta nachylenia wartości 1/n / rys.1/. Z wartości lg k wyznaczamy wartość stałej k.

Rys.1. Wykres izotermy Freundlicha w postaci logarytmicznej ( wzór [1] )

lg c

lg

[1]

gdzie:
oznacza liczbę moli lub masę substancji zaadsorbowanej na gram adsorbenta, c - stężenie substancji adsorbowanej w równowadze, k i n: stałe charakterystyczne dla danego układu, które wyznacza się eksperymentalnie, 1/n jest na ogół mniejsze od jedności

W celu uzyskania dokładnych wartości 1/n i k przy opracowaniu wyników należy zastosować metodę najmniejszych kwadratów.

5. Zakres materiału teoretycznego:

Adsorpcja, teoria Langmuira , wzór Freundlicha, izotermy BET, zastosowania adsorpcji w układzie: gaz - ciało stałe i ciecz - ciało stałe

1

1