Лабораторна робота № 13

Визначення адсорбції ПАР на твердій поверхні

Мета роботи: визначення граничної адсорбції, розрахунок граничної поверхні адсорбенту.

Величина адсорбції А залежить від природи і концентрації ПАР, природи поверхні, температури. Залежність адсорбції від концентрації ПАР у розчині А=f(с) називають ізотермою адсорбції.

Після внесення у розчин твердої речовини з розвиненою поверхнею через деякий час установлюється рівновага між кількістю молекул ПАР, що перейшли із розчину на поверхню і молекулами, що залишилися в об’ємі розчину. Цю рівновагу відображують рівнянням:

1/А=(1/А )+[1/( k с)

де С – об’ємна рівноважна концентрація ПАР;

- кількість молекул у гранично насиченому шарі або об’єм мономолекулярного шару.

Залежність 1/А=f(1/С) є прямою лінією, що перетинає вісь ординат. Тангенс кута нахилу дає значення константи адсорбційної рівноваги k після попереднього визначення , якезадається відрізком, що відсікається на осі ординат, у вигляді 1/А . поточні значення величин адсорбції розраховують за рівнянням:

А=[(C -C)V]/m

де C , C – початкова та рівноважна концентрації ПАР у розчині;

m – маса адсорбенту;

V – об’єм розчину ПАР, в який вводять адсорбент.

Для визначення концентрації розчинів ПАР до і після адсорбції використовують або калібрувальну залежність , або визначають концентрацію ПАР, наприклад методом двофазного титрування. За значенням А , використовуючи формулу , розраховують граничну поверхню адсорбенту; тут N - число Авогадро, 6.02294 моль (число молекул у 1 молі); - площа, яку займає одна молекула ПАР у насиченому адсорбційному шарі.

Для деяких ПАР знайдено значення , нм :

одноосновні жирні кислоти - 0,2÷0,3;

вищі спирти, аміни - 0,2÷0,3;

вищі спирти, аміни -0,2÷0,3;

при n=5-0,54; n=7-0,59; n=9-0,71; n=12-0,77;

при n=7-0,44; n=9-0,53; n=12-0,72; n=212-1,2

Алкілбензосульфонати, алкілсульфати – 0,3÷0,4.

Площа, яку займає одна оксиетильна група – 0,059 нм . Для НПАР також встановлено, що подовження у гомологічному ряді на одну оксиетильна групу призводить до збільшення площі на 0,03-0,05 нм . Коли відома гранична поверхня, тоді вирішують зворотну задачу: визначають площу, що займає одна молекула.

Гранична поверхня деяких адсорбентів, яку вимірюють по адсорбції стеаринової кислоти з бензолу, така, м /г: оксид алюмінію – 54,8;оксид титану – 12; сульфат барію – 5,5; фтори кальцію – 2; сажа 3÷4. треба відзначити, що адсорбція сильно залежить від величини pH розчинів та присутності електролітів.

Обладнання. Прилад для вимірювання поверхневого натягу, терези, конусні колби місткістю 50 мл, лійки, фільтрувальний папір, бюретки місткістю 25мл,мірна колба ємністю 500 мл, склянка ємністю 50-100 мл.

Реактиви. Адсорбент, наприклад, порошок кам’яного вугілля коксохімічної фабрики, здрібнені нитки бавовняної тканини, порошок з шкіряної голини і т.д., розчин досліджуваної ПАР (0,1 моль/л), дистильована вода, пісок.

Дата добавления: 2014-11-06