IZOTERMY ADSORPCJI

Opracowanie i dyskusja wyników

Tabela 1.
Nr kolbki	Masa adsorbentu, m [g]		Stężenie kwasu przed adsorpcja, C1 [M]			Obj. Zasady zużytej do zmiareczkowania r-ru po adsorpcji, [cm3]				Stęż. kwasu po adsorpcji, C2 [M]
1	0,415		0,05			4,6				0,046
2	0,495		0,1			9,3				0,093
3	0,425		0,2			19,2				0,192
4	0,405		0,25			23,9				0,239
5	0,445		0,4			38,1				0,381
Tabela 2.
Nr kolbki		X=C1-C2, [M]		X/m	ln(X/m)		C2, [M]	ln(C2)	C2/(X/m), [M/g]
1		0,004		0,009639	-4,641984159		0,046	-3,0791139	4,7725
2		0,007		0,014141	-4,258647614		0,093	-2,3751558	6,5764286
3		0,008		0,018824	-3,972647627		0,192	-1,6502599	10,2
4		0,011		0,02716	-3,605991794		0,239	-1,4312917	8,7995455
5		0,019		0,042697	-3,153635303		0,381	-0,9649559	8,9234211

1. Wykres izotermy adsorbcji badanego układu adsorbcyjnego (X/m) = f(C₂), dla T=const

2. Wyznaczenie parametrów izotermy Freundlich'a, poprzez interpretacje graficzną zlinearyzowanej formy izotermy: ln(X/m) = f(lnC₂)
   

Korzystając z logarytmicznej postaci izotermy Freundlicha:

możemy wyznaczyć stałe k i n, kreśląc wykres w układzie współrzędnych ln(x/m), ln c oraz aproksymujemy wielomianem pierwszego stopnia.

Odczytane z wykresu równanie linii trendu y = 0,4663x - 2,8 odpowiada logarytmiczną postacią izotermy Freundlicha, czyli: y = ln (x/m), x = ln c2, ln k = - 2,8 oraz n = 0,4663 można więc zapisać: ln (x/m) = - 2,8 + 0,4663 ln c2.

Stałe z powyższego równania mają wartości:

n = 0,4663 k = 0,06

3) Określenie parametrów izotermy Langmuira, na podstawie zależności C₂/(X/m) = f(C₂)

Wpływ temperatury:

Temperatura ma znaczny wpływ na proces adsorbcji. Wzrost temperatury powoduje zmniejszenie adsorbcji i wzrost szybkości desorpcji cząsteczek z adsorbentu. Wynika to z tego, że adsorbcja jest procesem którego entalpia swobodna maleje, natomiast entropia układu rośnie gdyż układ w którym cząsteczki adsorbatu znajdują się na powierzchni adsorbentu jest układem bardziej uporządkowanym. Prowadzi to do wniosku o samorzutności procesu adsorbcji a co za tym idzie o egzoenergetycznym charakterze tego procesu. Wzrost temperatury powoduje więc przesunięcie równowagi adsorbcja - desorbcja sprzyjając desorpcji cząsteczek z powierzchni adsorbenta.

Wnioski i spostrzeżenia

Adsorpcja kwasu octowego na powierzchni węgla aktywnego z roztworu jest opisana równaniem izotermy Freundlicha :
. Na podstawie wyników pomiarów i obliczeń komputera sporządzono izotermę kwasu octowego na węglu aktywnym oraz wykres zależności ln(X/m) = f(lnC₂). Izoterma naszego kwasu należy do izoterm typu I, spotykanych w przypadku adsorpcji chemicznej. Z wykresu wynika, że na początku wraz ze wzrostem stężenia ilość substancji adsorbowanej na 1 g szybko wzrasta, natomiast później wraz ze wzrostem stężenia ilość adsorbowanej substancji jest coraz mniejsza, co jest wynikiem wysycenia powierzchni adsorbentu.

Wartości stałych empirycznych równania Freundlicha n = 0,47 i k = 0,06 odbiegają od literaturowych dla kwasu octowego. W przypadku stałej n ( n_lit = 0,42) wartość jest przybliżona, zaś dla stałej k (k_lit = 0,26) różnica jest znaczna.

Punkty na wykresie ln(X/m) = f(lnC₂) aproksymowano do linii prostej. Ich odstępstwa świadczą o nieprecyzyjnym wykonaniu ćwiczenia, które wynikają z :

• błędu pomiaru wagi technicznej,

• niedokładności odmierzania objętości reagentów (+/- 0,1cm³),

• straty części roztworu, wynikającej z użycia do doświadczenia dużej ilości szkła laboratoryjnego,

• błędu miareczkowania - punkt końcowy wyznaczany był wizualnie na podstawie zmiany barwy roztworu,

• błędu paralaksy podczas odczytu biurety.

---