Лабораторная работа №3 Исследование адсорбции окрашенных веществ на поверхности твердого адсорбента

Цель работы: опеределение размеров молекул красителя и его адсорбционных параметров.

Изучение адсорбции окрашенных веществ целесообразно проводить с использованием оптических методов исследования в силу того, что оптические свойства растворов красителей находятся в звисимости от концентрации.

В этой работе используется закон Бугера-Ламберта-Бэра

(3.1),

где D- оптическая плотность раствора;

I₀, I интенсивность света, падающего и проходящего через раствор, соответственно;

ε - коэффициент поглощения света;

c - концентрация красителя;

l - толщина поглощающего слоя.

Для кювет постоянного размера , т.е. оптическая плотность пропорциональна количеству красителя в растворе.

Оптическая плотность измеряется при помощи фотокалориметра. Принцип действия прибора заключается в измерении фотопотока, возникающего в фотоелементе под действием полного светового потока I₀ и потока, прошедшего через раствор I. Регистрирующее устройство фотокалориметра (микроамперметр) градуировано таким образом, что измеряемая величина фотопотока пропорциональна коэффициенту пропускания (верхняя шкала) или оптической плотности D (нижняя шкала).

Для работы с окрашенными веществами необходимо использование определенных светофильтров. Так, например, для работы с метиленовым синим - красный, для тропеолина - зеленый.

Оборудование и реактивы.

Электрический фотоколоримент ФЭК-1.

Колбы объемом 50 мл.

Воронки.

Фильтровальная бумага.

Растворы красителя (тропеолина или метиленового синего).

Дистиллированная вода.

Активированный уголь.

Ход работы

Разведением исходного раствора красителя приготовить 4 рабочих раствора (по 50 мл) с концентрациями, указанными преподавателем (с_нач).

Измерить оптическую плотность растворов для построения калибровочного графика:

а) при работе с тропеолином измеряют оптическую плотность рабочих растворов;

б) при работе с мителеновым синим 0,5 мл каждого рабочего раствора переносят в мерную колбу емкостью 50 мл, доводят до метки дистиллированной водой, тщательно перемешивают и измеряют оптическую плотность полученных растворов.

Строят калибровочную прямую в координатах D=f(c).

Навески угля (1г) поместить в сухие колбы и, зафиксировав начало опыта, залить 40 мл соответствующих растворов при постоянном перемешивании.

Через два часа декантировать растворы с угля, измерять оптическую плотность растворов с равновесными концентрациями красителя. При работе с метиленловым синим растворы разводят водой в тех же пропорциях, что и исходные.

При помощи калибровочной прямой определить равновесные концентрации всех растворов (с_равн).

Обработка результатов.

Количество вещества, адсорбированного единицей массы угля (А, моль/г), рассчитывают из сооношения:

(2.2)

где m - навеска активированного угля, г;

V - объем раствора красящего вещества, взятого для адсорбции, дм³.

Строят изотерму адсорции в координатах А=f(c). В данном случае используют уравнение изотермы Ленгмюра и по зависимости c/A=f(c) определяют предельную адсорбию А_∞.

Зная удельную поверхность активированного угля (результаты Л.р.№2), рассчитывают площадь поверхности, занимаемую одной молекулой красителя (S₀) на адсорбенте.