Anna Strzelczyk

TCh II

Ćwiczenie 16

Adsorpcja w układzie ciało stałe - ciecz.

1. Dane wyjściowe.

Nr kolby	V oranżu [cm^3]	absorbancja (krzywa wzorcowa)	absorbancja roztworów po adsorpcji	masa węgla [g]
1	60		0,812	0,05422
2	50		0,589	0,059
3	40		0,417	0,05834
4	30	1,004	0,287	0,05449
5	20	0,745	0,138	0,05025
6	15	0,554	0,066	0,05073
7	10	0,391
8	5	0,202
9	2	0,078

2. Wyznaczenie krzywej wzorcowej A_=f(c).

1. Obliczenie stężeń

Stężenie początkowe roztworu oranżu metylowego wynosi:

c_p(C₁₄H₁₄N₃NaO₃S) = 0,1%, czyli:

stąd:

, wobec czego:

Ze względu na duże rozcieńczenie roztworu można przyjąć, że:

ρ = ρ_H2O = 1000 [g/dm³]

Objętość kolb jest równa:

V_kolby = 100 [cm³]

Masa molowa oranżu metylowego:

M (C₁₄H₁₄N₃NaO₃S) = 327,33 [g/mol]

Przykładowo dla kolby nr 4:

Wyniki obliczeń dla wszystkich roztworów przedstawia tabela:

Nr kolbki	V oranżu metylowego [cm^3]	stężenie c [mol/dm^3]
1	60	1,833E-03
2	50	1,527E-03
3	40	1,222E-03
4	30	9,160E-04
5	20	6,110E-04
6	15	4,583E-04
7	10	3,055E-04
8	5	1,528E-04
9	2	6,110E-05

2. Wyznaczenie równania krzywej wzorcowej A_=f(c).

Dane potrzebne do wyznaczenia współczynników równania prostej metodą najmniejszych kwadratów przedstawia tabela:

Nr kolbki	y =A	x =c [mol/dm^3]	xy	x^2
4	1,004	0,000916506	9,477E-04	8,3998E-07
5	0,745	0,000611004	4,399E-04	3,7333E-07
6	0,554	0,000458253	2,575E-04	2,1E-07
7	0,391	0,000305502	1,170E-04	9,3332E-08
8	0,202	0,000152751	3,101E-05	2,3333E-08
9	0,0785	6,11004E-05	5,132E-06	3,7333E-09
Σ	2,974	0,002505117	1,798E-03	1,5437E-06

Współczynniki a i b prostej są równe:

Równanie wzorcowej prostej ma postać:

A_ = 1108,073·c + 0,035

3. Obliczenie wartości adsorpcji.

1. Obliczenie stężeń roztworów po adsorpcji

Stężenia roztworów obliczamy na podstawie równania wyznaczonego w poprzednim punkcie.

Przykładowo dla roztworu nr 1:

Nr kolbki	absorbancja roztworów po adsorpcji A	stężenie po adsorpcji c [mol/dm^3]
1	0,812	7,08E-04
2	0,589	5,03E-04
3	0,417	3,45E-04
4	0,287	2,226E-04
5	0,138	8,94E-05
6	0,066	2,34E-05

2. Obliczenie wartości adsorpcji.

, gdzie:

c- masa adsorbentu,

c₀, c stężenia molowe roztworu oranżu przed i po adsorpcji,

V - objętość roztworu oranżu metylowego o stężeniu c₀ zmieszana z adsorbentem o masie m.

Objętość V = 50 cm³ = 0,05 dm³

Przykładowo dla pierwszego roztworu:

Nr kolby	absorbancja roztworów po adsorpcji A	masa węgla m [g]	stężenie cp [mol/dm^3]	stężenie po adsorpcji c [mol/dm^3]	adsorpcja a [mol/kg]
1	0,812	0,05422	1,833E-03	7,08E-04	1,037707
2	0,589	0,059	1,528E-03	5,03E-04	0,8681
3	0,417	0,05834	1,222E-03	3,45E-04	0,751323
4	0,287	0,05449	9,165E-04	2,226E-04	0,63351
5	0,138	0,05025	6,110E-04	8,94E-05	0,518991
6	0,066	0,05073	4,583E-04	2,34E-05	0,428627

4. Izoterma Langmuira

Wzór Izotermy Langmuira:

a_m - ilość moli substancji potrzebna do pokrycia powierzchni 1 kg adsorbentu warstwą jednocząsteczkową

k - stała charakterystyczna dla danego układu i temperatury

Dane potrzebne do wykreślenia zależności 1/a = f(1/c):

Numer kolbki	y = 1/a	x = 1/c	xy	x^2
1	0,963663	545,550	525,733	297632,1
2	1,15194	654,660	754,1386	428590,3
3	1,330986	818,325	1089,193	669672,3
4	1,578506	1091,100	1722,329	1190529
5	1,926817	1636,650	3153,565	2678689
6	2,33303	2182,200	5091,201	4762114
	9,284944	6928,485	12336,16	10027226

Współczynniki równania wyznaczone metodą najmniejszych kwadratów.

A = 0,000797

B = 0,62758

Korzystając z równania izotermy Langmuira w postaci:

,

wyznaczam stałe k oraz a_m:

5. Izoterma Freundlicha

Wzór izotermy Freundlicha:

x - liczba moli substancji zaadsorbowanej [mol]

m - masa adsorbentu [kg]

c - stężenie molowe roztworu w stanie równowagi adsorpcyjnej [mol/dm³]

Dane potrzebne do wykreślenia zależności log(x/m) = (log c):

Nr kolbki	y =loga	x =log c	xy	x^2
1	0,016075	-2,737	-0,04399	7,490
2	-0,06143	-2,816	0,172988	7,930
3	-0,12417	-2,913	0,361709	8,485
4	-0,19825	-3,038	0,602246	9,229
5	-0,28484	-3,214	0,915467	10,330
6	-0,36792	-3,339	1,228449	11,148
Σ	-1,02054	-18,056	3,236865	54,612

Współczynniki równania wyznaczone metodą najmniejszych kwadratów.

A = 0,608498

B = 1,661138

Po zlogarytmowaniu równanie izotermy Freunlicha przybiera postać:

Wyznaczenie stałych n oraz k:

---