Bài 9: NGHIÊN CỨU CÂN BẰNG HẤP THỤ TRIỂN RANH GIỚI PHA RẮN – LỎNG TỪ DUNG DỊCH

Chia sẻ: Võ Quốc Lập | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

354
lượt xem 16
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

“Hấp phụ” dùng để mô tả hiện tượng một chất (phân tử, nguyên tử hay ion) có khuynh hướng tập trung trên bề mặt phân chia pha nào đó. Các chất hấp phụ thường có tổng diện tích bề mặt 10 – 1000 m2/g điển hình như; than hoạt tính, silicagel (SiO2), alumin (Al2O3), zeolite,… Nguyên nhân chủ yếu của sự hấp phụ (đối với chất hấp phụ rắn) lá do năng lượng dư trên ranh giới bề mặt phân chia pha rắn – khí hay rắn – lỏng. Các tương tác trong hấp phụ trên có thể là lực Van der Waals – hấp...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài 9: NGHIÊN CỨU CÂN BẰNG HẤP THỤ TRIỂN RANH GIỚI PHA RẮN – LỎNG TỪ DUNG DỊCH

Bài 9 NGHIÊN CỨU CÂN BẰNG HẤP THỤ TRIỂN RANH GIỚI PHA RẮN – LỎNG TỪ DUNG DỊCH ------------------------------ I. MỤC ĐÍCH  Trong bài thực hành này, ta khảo sát sự hấp phụ acid acetic trong dung dịch trên than hoạt tính và thiết lập đường đẳng nhiệt hấp phụ tương ứng. II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT  “Hấp phụ” dùng để mô tả hiện tượng một chất (phân tử, nguyên tử hay ion) có khuynh hướng tập trung trên bề mặt phân chia pha nào đó. Các chất hấp phụ thường có tổng diện tích bề mặt 10 – 1000 m2/g điển hình như; than hoạt tính, silicagel (SiO2), alumin (Al2O3), zeolite,…  Nguyên nhân chủ yếu của sự hấp phụ (đối với chất hấp phụ rắn) lá do năng lượng dư trên ranh giới bề mặt phân chia pha rắn – khí hay rắn – lỏng. Các tương tác trong hấp phụ trên có thể là lực Van der Waals – hấp phụ hóa học hay cả hai loại tương tác trên.  Sự hấp phụ phụ thuộc vào nhiều yếu tố: bản chất của chất hấp phụ và cả chất bị hấp phụ, nồng đồ chất tan, nhiệt độ,… Đặc trưng cho sự hấp phụ là độ hấp phụ a (mmol/g).  Trong bài này, nghiên cứu sự ảnh hưởng của nồng độ acid acetic lên độ hấp phụ của nó trên than hoạt tính ở nhiệt độ không đổi trong dung môi nước; acid acetic và nước đều không tan trong nước nên có thể bỏ qua sự phụ trong lòng chất rắn.  Độ hấp phụ a lên bề mặt than hoạt tính được xác định bằng biểu thức sau: Trong đó: Co là nồng độ đầu của dung dịch acid acetic (mol/L); C là nồng độ tại cân bằng hấp phụ của dung dịch acid acetic (mol/L); V là tổng thể tích xảy ra sự hấp phụ (); M là khối lượng chất hấp phụ – than hoạt tính ().  Độ hấp phụ được xác định bằng cách định phân dung dịch acid acetic trước và sau khi bị than hoạt tính hấp bằng dung dịch NaOH 0.1 N với chất chỉ thị phenolphthalein (với thể tích của dung dịch acid acetic và khối lượng than hoạt tính).  Với dung dịch loãng có thể bỏ qua sự hấp phụ của dung môi nước.  Đối với chất hấp phụ thuộc loại hấp phụ đơn nên dùng phương trình Langmuir để xác định độ hấp phụ:  Ta vẽ đồ thị biểu diễn C/a theo C thu được hệ số góc là 1/amax và tung độ góc 1/kamax.  Đối với chất hấp phụ trên những chất có độ xốp cao và khoảng nồng độ trung bình nên dùng phương trình Freundlich:  Ta vẽ đồ thị biểu diễn loga theo logC thu được hệ số góc là 1/n và tung độ góc là logk.  Trong bài thực hành này, ta sử phương trình Freundlich hoặc phương trình Langmuir. III.THỰC HÀNH  Từ dung dịch CH3COOH 2 M pha thành các dung dịch theo bảng sau: Erlen (1) (2) (3) (4) (5) (6) Thể tích dung dịch CH3COOH 2 M (mL) 3 6 9 12 15 20
Tổng thể tích dung dịch sau khi pha 200 200 200 200 200 200 (mL) Nồng độ dung dịch sau khi pha (M) 0.03 0.06 0.09 0.12 0.15 0.2  Sau khi pha rồi chia mỗi bình thành 2 phần bằng nhau: • Phần 1 để định phân dung dịch CH3COOH trước khi bị than hoạt tính hấp phụ bằng dung dịch NaOH 0.1 N. • Phần 2 để định phân dung dịch CH3COOH sau khi bị than hoạt tính hấp phụ bằng dung dịch NaOH 0.1 N. a. Trước khi bị than hoạt tính hấp phụ: Phần (1)  Dùng pipet 25 mL hút 20 mL dung dịch trong erlen (1) cho vào erlen 250 mL chứa sẵn 5 giọt phenolphthalein. Dung dịch trong erlen không màu.  Tráng buret 25 mL bằng dung dịch NaOH 0.1 N và rót dung dịch NaOH 0.1 N vào buret – chỉnh về vạch 0 mL.  Tiến hành chuẩn độ: Nhỏ dung dịch NaOH 0.1 N từ buret vào erlen cho đến khi dung dịch trong erlen chuyển sang màu hồng nhạt thì kết thúc quá trình chuẩn độ.  Chuẩn độ tương tự đối với erlen (2) & (3); đối với (4) & (5) & (6) chỉ lấy 10 mL dung dịch CH3COOH trong erlen đã pha (do nồng độ lớn).  Bảng số liệu của quá trình chuẩn độ: Erlen (1) (2) (3) (4) (5) (6) Thể tích CH3COOH đã lấy (mL) 20 20 20 10 10 10 Thể tích NaOH 0.1 N đã dùng 6.5 14 21.7 14.6 17.5 23.1 (mL) Nồng độ CH3COOH thực (M) 0.0325 0.07 0.1085 0.146 0.175 0.231 b. Sau khi bị than hoạt tính hấp phụ: Phần (2)  Cân 3 g cho vào mỗi erlen và đem lắc bằng máy lắc khoảng 45 phút.  Sau khi lắc xong để yên cho lắng than hoạt tính (để lọc nhanh hơn). Đem lọc bằng giấy lọc thu lấy 40 mL dung dịch acid acetic đã qua sự hấp phụ của than hoạt tính.  Chuẩn độ giống phần (1): • Dùng pipet 25 mL hút 20 mL dung dịch trong erlen (1)/ cho vào erlen 250 mL chứa sẵn 5 giọt phenolphthalein. Dung dịch trong erlen không màu. • Tráng buret 25 mL bằng dung dịch NaOH 0.1 N và rót dung dịch NaOH 0.1 N vào buret – chỉnh về vạch 0 mL.  Tiến hành chuẩn độ: Nhỏ dung dịch NaOH 0.1 N từ buret vào erlen cho đến khi dung dịch trong erlen chuyển sang màu hồng nhạt thì kết thúc quá trình chuẩn độ.  Chuẩn độ tương tự đối với erlen (2)/& (3)/; đối với (4)/& (5)/& (6)/ chỉ lấy 10 mL dung dịch CH3COOH trong erlen đã pha (do nồng độ lớn).  Bảng số liệu của quá trình chuẩn độ: Erlen (1)/ (2)/ (3)/ (4)/ (5)/ (6)/ Thể tích CH3COOH đã lấy (mL) 20 20 20 10 10 10 Thể tích NaOH 0.1 N đã dùng (mL) 4.6 11.6 18.5 13.1 15.8 21.4 Nồng độ CH3COOH sau khi bị hấp phụ 0.023 0.05 0.0925 0.131 0.158 0.214 (M)
c. Kết quả:  Thông qua quá trình định phân acid acetic trước và sau khi bị hấp phụ bởi than hoạt tính bằng dung dịch NaOH 0.1 N với chất chỉ thị phenolphthalein, ta vẽ được đường đẳng nhiệt hấp phụ: có dạng sau:  Sử dụng phương trình Langmuir kết hợp với bảng số liệu, ta vẽ được đồ thị biểu diễn C/a theo C có dạng:  Từ đồ thị, ta ngoại suy tìm được:  Sử dụng phương trình Freundlich và xử lí số liệu:  Từ bảng số liệu, ta vẽ được đồ thị biểu diễn loga theo logC.  Từ đồ thị, ta tìm được:
 Sự hấp phụ acid acetic từ dung dịch nước của than hoạt tính tỉ lệ thuận với nồng đồ của acid acetic./.