Работа А-2. Изучение адсорбции органических кислот на твёрдом адсорбенте из водного раствора

В работе изучается адсорбция уксусной кислоты (или иной органической кислоты) из её водного раствора на поверхность силикагеля или активированного угля. Предполагается, что адсорбция достаточно велика и вызывает заметное изменение концентрации кислоты в растворе. В данном случае изотерму адсорбции Ленглюра (6.3), которая используется при обработке данных, можно переписать следующим образом

Здесь C ₀ – это стандартная концентрация, равная 1 М. Если концентрация кислоты в растворе С также измеряется в моль/л, то C ₀ иногда опускают и записывают изотерму Ленгмюра просто, как:

Для расчётов можно преобразовать это уравнение в виду

Построив зависимость 1/ Х от 1/ С, можно найти максимальную адсорбцию Х _m и константу равновесия K.

Цель работы: получение изотермы адсорбции уксусной кислоты на твёрдом адсорбенте (силикагель, активированный уголь). Расчёт константы равновесия K и удельной поверхности адсорбента.

Необходимое оборудование, посуда и реактивы

Для выполнения лабораторной работы необходимы:

– мерные колбы на 200 мл – 6 шт;

– мерные колбы на 100 мл – 6 шт;

– бюретка для титрования;

 

– готовый раствор 0,1 M NaOH для титрования;

– готовый исходный раствор уксусной кислоты;

– твердый адсорбент (SiO₂ или активированный уголь).

Порядок выполнения работы

1. Приготовить в мерных колбах на 200 млшесть рабочих растворов уксусной кислоты с концентрациями 0,01, 0,02; 0,05; 0,1; 0,2 и 0,4 моль/л.

2.  Уточнить концентрации приготовленных растворов титрованием NaOH (индикатор – фенолфталеин). Рекомендуемый объём проб отбираемых для титрования для указанных выше растворов 25, 25, 10, 5, 5, 5 мл, соответственно.

3. Заполнить шесть мерных колб на 100 мл рабочими растворами уксусной кислоты.  

4. Внести в каждую колбу приблизительно по 1 г адсорбента (для увеличения удельной поверхности адсорбент можно растереть).

5. Встряхивать колбы с интервалом 1–2 мин в течение примерно 30 минут, затем дать отстояться.

6. Профильтровать суспензии, фильтраты оттитровать и определить остаточную концентрацию кислоты в растворах. Полученные данные занести в таблицу

 

		Vр-ра NaOH, пошед-ший на титрование		Концентрация к-ты до и после титрован.
№	Vпробы	исх. раствора	после титров.	Сисх до титро-вания.	Скон после титро-вания	m, г адсор-бента
1	25
2	25
3	10
4	5
5	5
6	5

 

 

Обработка полученных данных

Найти убыль концентрации кислоты в растворах D С = С _исх – С _кон в моль/л и величину адсорбции Х в (г кислоты / г адсорбента). Данные занести в таблицу

 

№	D С, моль/л	Х, г/г	1/ Х, г/г	Q	1/Q	С кон моль/л	1/ С кон
1
2
3
4
5
6

 

Построить зависимость обратной величины адсорбции от обратной концентрации кислоты (1 /Х от 1 / C _кон). Из графика определить Х _m рассчитать максимальную ёмкость монослоя Z_m. Найти константу равновесия K. Построить график зависимости Q от С_кон.

Считая посадочную площадку молекулы уксусной кислоты равной 1/3 нм², рассчитать удельную поверхность адсорбента.