Вариант 4 (их три, спроси какой)
номер 1
1. Каковы особенности и механизм адсорбции на микропористых адсорбентах? Какая теория (приведите уравнение) используется в этом случае?
микропористые:
rпор 0,5-1,5 нм Sуд 500÷1000 м2/г
основной особенностью адсорбции в микропорах является близость размеров пор и размеров молекул адсорбата. Из-за этого при адсорбции наблюдается ситовой эффект, то есть адсорбат, молекулы которого способны проникать в микропоры, адсорбируется значительно лучше, чем адсорбат с более крупными молекулами. В силу малого размера микропор, поля молекулярных сил противоположных стенок пор перекрываются, вследствие чего энергия взаимодействия молекулы адсорбата с окружающими ее стенками поры оказывается повышенной (как и теплота адсорбции). Все это способствует повышенной адсорбционной способности и селективности адсорбции.
Какими теориями описать адсорбцию:
Поляни
, где
Как описать график:
ось y – E круглая, ось x – V. Сверху оси y начинаем вести убывающую кривую, которая формирует небольшую вогнутость, а затем начинает формировать небольшую выпуклость и почти доходит до оси x
Объемного заполнения микропор
обобщенное уравнение изотермы адсорбции теории объемного заполнения микропор
Для многих микропористых активных углей n = 2. С учетом этого, уравнение принимает вид:
уравнение Дубинина-Радушкевича
Как описать график:
ось y – lnA, ось x – (ln(ps/p))^2. Сверху оси y начинаем вести убывающую прямую Прямая доходит до оси y пунктиром, оси x не касается Расстояние от точки 0,0 то точки пересечния пунктира прямой с осью отмечаем буквой a
номер 2
2. Напишите формулу мицеллы гидрозоля иодида серебра, образующегося при смешивании водных растворов KI и AgNO3, причем количество молей KI избыточное.
где n - число молекул в кристалле (агрегате); m - число потенциалопределяющих ионов; (m — х) — число противоионов в слое Гельмгольца; х - число ионов в диффузном слое
В соответствии с правилом Фаянса - Панета структуру кристаллической решетки могут достраивать только те ионы, которые входят в ее состав.
номер 3
3. Рассчитайте ζ-потенциал частиц бентонитовой глины по следующим данным: при электрофорезе частицы глины перемещаются за 15 минут на 6 мм к аноду. Напряжение, приложенное к электродам, равно 100 В, расстояние между электродами 30 см. Диэлектрическая проницаемость воды составляет 78,2, вязкость воды примите равной 0,89 мПа*с.
номер 4
4. Среднеквадратичное значение проекции смещения частиц гидрозоля металлического серебра в воде за 2 сек составляет 9 мкм. Рассчитайте радиус частиц, если вязкость среды равна 0,8 мПа*с при температуре 309С.
Вариант 4 (их три, спроси какой)
номер 1
1. Каким образом можно сформировать на поверхности капель: углеводорода (октан, бензол и др.), находящихся в воде положительный, а также отрицательный электрический заряд?
Сформировать заряд можно добавление ионогенных ПАВ в раствор:
Анионные ПАВ диссоциируют в водных растворах с образованием поверхностно-активного аниона. Типичным примером таких ПАВ являются соли карбоновых кислот, например, олеат натрия:
заряд
- и заряд + образовались
Поверхность становится отрицательно заряженной
Катионные ПАВ при диссоциации в воде образуют поверхностноактивные катионы. ПАВ этого типа содержат основные группы на основе азота. Типичным примером таких ПАВ является додецилтриметиламмоний бромид:
заряд
+ и заряд - образовались
Поверхность становится положительно заряженной
номер 2
2. Перечислите электрокинетические явления в дисперсных системах. Каковы причины их возникновения?
При контакте двух фаз, из которых хотя бы одна является жидкой, как правило, возникает двойной электрический слой (ДЭС), который формируется на межфазной границе.
Важным следствием формирования ДЭС на частицах дисперсной системы является то, что в таких системах становятся возможными электрокинетические явления
Различают четыре типа электрокинетических явлений:
1. Электрофорез - движение частиц дисперсной фазы под действием приложенного электрического поля.
При электрофорезе электрокинетический потенциал может быть рассчитан по уравнению Гельмгольца - Смолуховского:
, где где η - вязкость среды; uо — линейная скорость движения фаз; Е - напряженность электрического поля; иэф = u0/Е - электрофоретическая подвижность частиц (при электрофорезе)
2. Электроосмос - движение жидкой дисперсионной среды в пористом теле под действием приложенного электрического поля.
, где ню - объемная скорость течения дисперсионной среды; kню - удельная электропроводность среды; I— сила тока
3. Потенциал седиментации или потенциал Дорна - возникновение разности потенциалов по высоте столба суспензии, содержащей оседающие частицы.
, где U– потенциал седиментации, к -удельная электропроводность жидкости, V — объем частицы; р и р0 - плотность частицы и дисперсионной среды соответственно; g—ускорение свободного падения, I — расстояние между измерительными электродами.
Следует отметить, что потенциал седиментации практически не используется для определения величины дзета-потенциала частиц, так как реальные системы, как правило, являются полидисперсными и содержат частицы неправильной формы
4. Потенциал течения (протекания) или потенциал Квинке — возникновение разности потенциалов, например по длине капилляра при протекании в нем дисперсионной среды за счет перепада давления.
Использование потенциала течения ограничивается в основном научными исследованиями.
Два последних явления являются обратными по отношению к двум первым. При электрофорезе и электроосмосе движение фаз вызывается приложенной разностью потенциалов, то есть действием электрических сил, а в двух последних явлениях движение фаз, вызванное действием иных сил (сила тяжести, разность давлений), приводит к появлению разности потенциалов
При любом из электрокинетических явлений происходит движение одной из фаз относительно другой. Это приводит к тому, что целостность диффузной части ДЭС нарушается.
номер 3
3. Определите общий объем микропор (м3/кг) активированного угля (по уравнению Дубинина-Радушкевича), используя данные по адсорбции бензола. Плотность бензола 0,88 г/см3, t=23'С
Как объяснить график:
Ось x это (ln(ps/p))^2, ось y это ось lnA
Должна получиться убывающая кривая По оси x взять шаг 1=2 полных клетки, по оси y взять шаг -0,2=1 полная клетка Нужно провести что-то вроде линии тренда по полученным точкам и продолжить пунктиром линию до пересечения с осью lnA Полученное значение и будет значением для дальнейших расчетов (в данном случае lnA0=-0,22)
номер 4
4, Используя уравнения Гуи-Чепмена, рассчитайте значение потенциала на расстоянии 10 и 30 нм от межфазной поверхности. Дисперсионной средой является водный раствор MgSO4, с концентрацией 2*10^(-4) моль/л (индифферентный электролит), T = 293 К, ε = 80,1, φ = 0,035 В, дельта = 8 нм.
