Бутиловый спирт

4) Расчет адсорбции  ПАВ

    

При данных концентрациях  рассчитываем адсорбцию ПАВ. Для  этого на изотерме поверхностного натяжения ( рис.2) в указанных точках проводим касательные до пересечения их с осью абсцисс. На графике находим значения z, выраженные в Дж/м .

    

Адсорбцию вычисляем  по формуле: 
 

Для точки 1 z = 0.00464 Дж/м . Вычислим адсорбцию: 

Для всех остальных  точек расчет аналогичен. Полученные данные заносим в таблицу 2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    

Таблица 2

    

Адсорбция ПАВ  на границе раздела раствор– воздух

    

R=8.31 Дж/моль*град, Т=295 К 

 
 

    

Рисунок 3 
 
 
 

 
 
 
 
 
 

5) Графически вычисляем значения предельной адсорбции и К – константы адсорбционного равновесия (рис.4). Для построения графика используем данные таблицы 2. 
 

Рисунок 4

 
 
 

Из рисунка 4 следует:

Из уравнения  Ленгмюра в линейной форме ( ) следует, что на рис.4 равен предельной адсорбции .

         Прямая на рис. 4 отсекает отрезок на оси ординат равный (следует из уравнения Ленгмюра в линейной форме). По рисунку находим . Определяем константу адсорбционного равновесия:

         Итак, моль/м², . 

6) Расчёт площади,  занимаемой одной  молекулой.

         Площадь, занимаемую одной молекулой,  определим по уравнению:

,

где - число Авогадро.

м² 

7) Расчёт толщины  адсорбционного слоя.

         Толщину адсорбционного слоя  определяем по выражению:

где г/моль – молекулярная масса изоамилового спирта,

 г/см³ – плотность изоамилового спирта.

 м.   

8) Определение адсорбции  на угле.

         Определяем высоты поднятия жидкости  в манометре, залив в сосуд  Ребиндера фильтраты растворов  с углём. Измерения проводим по два раза. Для расчётов берём среднее значение. Вычисляем поверхностное натяжение растворов после адсорбции. По рис. 2 определяем равновесную концентрацию на угле. Полученные данные заносим в таблицу 3.

         Найдём адсорбцию ПАВ из раствора  по уравнению:

,

где и - начальная и равновесная концентрация ПАВ, моль/л,

       - масса твёрдого адсорбента, г,

       - объём раствора из которого происходит адсорбция, л.

Для раствора 1:

 моль/г.

Для остальных  растворов расчёт аналогичен. Полученные данные сводим в таблицу 3. 

Таблица 3

Поверхностное натяжение растворов ПАВ после  адсорбции на твердом адсорбенте

Первоначальный  уровень отсчета 57 мм

 
 

9) Удельная поверхность  активированного угля.

         Удельную поверхность адсорбента  определим по формуле:

где Г – наибольшая адсорбция ПАВ на твёрдом адсорбенте.

 м²/г

                                                                
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Вывод 

         В данной работе мы изучали  адсорбцию ПАВ на границе разделе  жидкость-газ и жидкость- твёрдое  тело. Для этого был проведены  измерения поверхностного натяжения  водных растворов бутилового  спирта различной концентрации  и поверхностного натяжения тех же растворов после адсорции на активированном угле.

         Прослеживаются следующие закономерности: с увеличением концентрации раствора  уменьшается поверхностное натяжение  (табл.1, рис.2) и увеличивается адсорбция  ПАВ на границе раздела раствор-воздух (табл.2, рис.3). После адсорбции на активированном угле увеличивается поверхностное натяжение раствора и уменьшается концентрация раствора (табл.3).

         Проведя расчёты получили следующие  величины:

         толщина адсорбционного слоя  м

         площадь, занимаемая одной молекулой  м²

         удельная поверхность адсорбента  м²/г.

 

Список  использованной литературы

1. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Коллоидная химия». – Горький: ГПИ им. А.А.Жданова, 1983. – 41с.

2. Лабораторные  работы и задачи по коллоидной  химии. – Под ред. Ю.Г.Фролова.  – М.: «Химия», - 216 с.