На твердом адсорбенте

Цель работы: количественно определить массу адсорбированной кислоты на активированном угле; построить изотерму адсорбции и найти значение К и n в уравнении Фрейндлиха.

Оборудование и реактивы: 8 больших пробирок (четыре из них с пробками); 8 конических колб для титрования на 150 см³; мерная пипетка на 5 см³; бюретка на 50 см³; четыре воронки для фильтрования; фильтровальная бумага; активированный уголь; растворы уксусной кислоты (0, 1 М; 0, 5 М; 0, 25 М; 0, 125 М); 0, 02 М раствор гидроксида натрия; спиртовой раствор фенолфталеина.

В сравнительно широких пределах зависимость адсорбции от концентрации выражается довольно простым эмпирическим уравнением Фрейндлиха:

,

где х – количество растворенного вещества, адсорбированного массой m поглотителя и находящегося в равновесии с раствором концентрации С; К и n – константы, характерные для данного процесса адсорбции.

Константа K численно равна величине адсорбции при концентрации, равной 1; величина этой константы определяет высоту кривой над осью абсцисс и меняется в широких пределах в зависимости от природы адсорбента и адсорбтива. Константа n определяет кривизну изотермы; ее численная величина мало изменяется с природой адсорбента и адсорбтива и колеблется в пределах от 0, 1 до 0, 6.

Если на оси ординат отложить соответствующие значения , а на оси абсцисс С, то получится параболическая кривая, изображенная на рис.4. Сначала эта кривая идет почти прямолинейно, так как для очень слабых концентраций величина пропорциональна С, т.е. здесь n =1. При высоких концентрациях достигается предельное значение , т. е. полное насыщение. Это наблюдается, когда вся адсорбирующая поверхность покрыта адсорбируемым веществом; в этом случае n < 0. Между этими двумя предельными случаями имеется постепенный переход в области промежуточных концентраций, для которых величина п остается постоянной.

Рис. 4 – Изотерма адсорбции

Рис. 5 – График для нахождения постоянных К и n в уравлении Фрейндлиха

Если прологарифмировать уравнение Фрейндлиха, то оно примет вид:

.

Полученное уравнение есть уравнение прямой линии в координатах –lg = f(-lgC) (рис.5). По тангенсу угла наклона находят величину n (tg α =n). По участку, отсекаемому графиком на оси ординат, находят постоянную К.