Хід роботи

Записують масу чашки m(мг) та глибину її занурення в водуН(м) (відстань від рівня води до чашки).

Із порошка досліджуваної глини готують 0,5 %-у суспензію. Для цього наважку порошку (5 г) вносять в циліндр з водою об’ємом 1 л. Перед початком зважування осаду суспензію перемішують поступальним рухом по вертикалі паличкою з надітим на її кінець гумовим диском. Після цього чашечку опускають в суспензію і через 15 с проводять перше зважування. Зважування проводять спочатку через 15 с, а потім, оскільки осідання з часом сповільнюється, поступово збільшують інтервали між зважуванням до 30 с, 1 хв. (60 с), 2 хв. (120 с) і 5 хв. (300 с), якщо різниця між двома послідовними зважуваннями з однаковим інтервалом не більше 2 мг. Аналіз вважають завершеним, якщо два останні зважування з інтервалом між ними не менше 5 хв. співпадають. Результати зважування заносять в таблицю 5.1. Кінцеву масу осаду приймають за 100 % і розраховують відсотковий вміст осаду для кожного виміру.

Таблиця 5.1 −Експериментальні та розрахункові дані для побудови кривої седиментації суспензії глини у воді

Інтервал часу Δτ, с	Час осідання частинок τ,с	Маса чашки з осадом, m1, мг	Маса осаду m2=m1–mч, мг	Відносна маса осаду Q,%

За результатами аналізу будують криву седиментації в координатах τ(с)Q(%).

До початкової точки та кінцевої точки будують дотичні до перетину з віссю ординат. Перша дотична повинна пройти через початок осі координат, друга – через точку, що відповідає значенню Q= 100%.

На кривій виділяють ряд точок в місцях найбільшої зміни кривизни.

З даних точок опускають перпендикуляри на вісь абсцис і вираховують значення τ, с.

В точках на кривій будують дотичні до перетину з віссю ординат – Q. При цьому одержують ряд фракцій осаду, які характеризуються початком (τ_поч.) та кінцем (τ_кін.) осідання в секундах і відносною масою ΔQфракції у відсотках.

Рисунок 5.1− Крива седиментації

Таблиця 5.2 - Дисперсійний склад суспензії, визначений графічним методом

№ фрак- ції	rmax, фракції, мкм	rmin, фракції, мкм	Відносна маса фракції, ∆Q(%)	∆r, мкм	rсер, мкм	∆Q/∆r

Значення τ_поч.іτ_кін.кожної фракції підставляють в рівняння

,

і обчислюють значення r_max іr_min. Одержані результати заносять у таблицю 2.

Для кожної фракції визначають Δr=r_max –r_min , а також

.

Будують диференціальну криву, для чого на осі абсцис відкладають середні значення радіусів частинок r_сер., а на осі ординат – значенняΔQ/Δr для кожної фракції.

Графічним методом знаходять найбільш ймовірний радіус частинок (r ±Δr), а також ступінь полідисперсності глинистого порошка (r_max–r_min) і роблять відповідні висновки.

Питання на самостійну підготовку

1. Седиментація.

2. Броунівський рух.

3. Осмотичний тиск.

4. Очистка колоїдних розчинів.

5. Кінетична і агрегативна стійкість. Гіпсометричний закон.

Зразок картки контролю знань

1. Обчисліть швидкість осідання у воді сферичних частинок суспензії при 298 К, якщо радіус частинок 2,2 ∙ 10^-4 м, густина їх 2,2 г/см³, в’язкість води 10^-3 Па∙с. Як зміниться швидкість седиментації, якщо радіус частинок зменшити у 10 разів?

2. Седиментація. Ступінь дисперсності та питома поверхня. Їх зміна при подрібнення тіл. (Броунівський рух. Осмотичний тиск. Нефелометрія або ін.)

Література

[7] ст. 48-53

Лабораторна робота № 6

Адсорбція речовин на твердому адсорбенті

Мета роботи: визначити константи рівняння Фрейндліха на прикладі адсорбції оцтової кислоти на вугіллі.

Прилади і матеріали:

1. Колби ємністю 100 см³– 15шт.;

2. Піпетка на 5 см³– 1 шт.;

3. Бюретки на 50 см³– 4 шт.;

4. Хімічні лійки – 5 шт.;

5. Водний розчин NaOH (0.2 моль/л);

6. Водний розчин NaOH (0.02 моль/л);

7. Водний розчин СH₃COOH (0.4 моль/л);

8. Фільтрувальний папір;

9. Активоване вугілля;

10. Спиртовий розчин фенолфталеїну.

Теоретична частина

Явище поглинання одним тілом інших речовин називається сорбцією.

Сорбція, що проходить лише на поверхні тіла, називають адсорбцієюна відміну від поглинання в об’ємі, яка називаєтьсяабсорбцією.

Адсорбція залежить від поглинача (адсорбента), поглиненої речовини (адсорбата), температури , тиску газу або концентрації розчинів.

В порівняно широких границях концентрацій або тисків залежність адсорбції від концентрації або тиску виражається в емпіричним рівнянням Фрейндліха:

,

де А– величина адсорбції, кмоль/кг;

х– кількість адсорбованої речовини, кмоль;

m– маса адсорбенту, кг;

С_р– рівноважна концентрація розчину, кмоль/м³;

К,n– константи, характерні для даного процесу адсорбції в певних границях, причомуn<1.

Прологарифмувавши дане рівняння, одержимо:

,

що являє собою рівняння прямої. По осі абсцис відкладають lg C, по осі ординат. Відрізок від початку координат до перетину прямої з віссю ординат має величину lg k, тангенс кута нахилу прямої до осі абсцис – значенняn.