Лабораторная работа 5 Адсорбция на активированном угле в статических условиях

Процесс адсорбции широко применяется в химической промышленности, как для очистки жидких, так и газообразных сред. Кроме этого, процесс адсорбции используют для извлечения ценных химических веществ. В качестве адсорбента, наиболее часто, используют активированный уголь, который предварительно подвергают грануляции для уменьшения пыления и удобства работы. Кроме активированного угля достаточно широкое применение нашли цеолиты. Они представляют собой силикаты, внутри кристаллической решётки, которых имеются полости определённого размера, что позволяет производить селективную адсорбцию определённого вещества из смеси подобных ему веществ. Сорбционные методы очистки вод находят широкое применение для удаления примесей молекулярной дисперсности, для устранения запаха и обесцвечивания воды. Адсорбцию проводят в статических и динамических условиях. При этом, предельная ёмкость адсорбента в статических условиях всегда больше, чем в динамических Определяющими условиями для эффективного применения сорбционных методов очистки вод является: правильный подбор сорбента, выбор условий для проведения процесса и регенерация сорбента.

Адсорбционную очистку активированным углем применяют для удаления из воды молекулярно-дисперсных органических веществ, большей частью подающих в водоемы со сточными промышленными водами. К особенно вредным для здоровья примесям относятся фенол, анилин, нитрофенол и другие вещества, содержащиеся в сточных водах анилинокрасочной и коксобензольной промышленности. Для удаления молекулярно-дисперсных примесей обычные методы очистки природных вод коагулянтами непригодны, так как эти примеси не адсорбируются на коллоидных гидроксидах алюминия и железа.

Дозы активированного угля, необходимые для очистки, подбирают экспериментально, так как адсорбционная емкость активированного угля (количество миллиграммов вещества, адсорбируемое 1 г угля) зависит от адсорбируемого вещества (адсорбтива) и от адсорбента, то есть от сырья, из которого получен уголь и метода его активирования, обусловливающих определенную марку такого угля.

Максимальную емкость угля определяют экспериментально. По экспериментальным данным строят графики, откладывая на оси ординат емкость угля в миллиграммах на грамм Г , а на оси абсцисс - концентрацию С адсорбируемого вещества.

Для построения изотермы адсорбции равные навески угля заливают растворами адсорбируемого вещества (адсорбата) разной концентрации, встряхивают определенное время для установления адсорбционного равновесия, затем уголь отфильтровывают и в фильтратах определяют остаточные концентрации адсорбируемого вещества. Зная исходные и остаточные концентрации адсорбируемого вещества, а также навески угля, применяемые для адсорбции, нетрудно вычислить емкость угля. Изотерма адсорбции описывается уравнением Лэнгмюра:

где: Г – предельная ёмкость адсорбента, моль/м³ - коэффициент из справочника, соответствующий данному адсорбенту с - равновесная концентрация раствора, кмоль/м³.