Зависимость массы адсорбата А (мг), поглощенного 1 г адсорбента при температуре 298 К, от равновесного парциального давления Р приведена в табл. 1.1. По представленным данным выполните следующие задания:
1. Постройте изотерму адсорбции А = f (P).
2. Постройте полученную изотерму адсорбции в координатах уравнения Ленгмюра, определите константы в уравнении графическим методом.
3. Определите величину максимальной адсорбции при полном заполнении поверхности сорбента.
4. Определите величину адсорбции при давлении Р1.
5. Постройте полученную изотерму адсорбции в координатах уравнения Фрейндлиха и определите константы уравнения.
Исходные данные:
Адсорбент – АУ (активный уголь);
Адсорбат – NH3.
Р*10-3, Па 15,5 26,6 47,7 70,6 90,2
А, мг/г 64,4 94,3 119,7 132,0 137,4
Ответ
величина максимальной адсорбции при полном заполнении поверхности сорбента А∞ = 176,37 мг/г; значение константы К=40,5 Па-1; уравнение Ленгмюра имеет вид:
А = 176,37*40,5*Р1+40,5*Р.
Величина адсорбции А при давлении Р1 = 50*10-3Па равна 118 мг/г.
Уравнение Фрейндлиха имеет вид: А = 1,21*Р0.42.
Решение
Уравнение Ленгмюра описывает закономерности мономолекулярной адсорбции газа на поверхности твердого тела:
А = А͚*К*Р1+К*Р,
Где А – количество адсорбата, мг/г или ммоль/г; А∞ – предельная адсорбция, мг/г или ммоль/г; K – константа равновесия адсорбции; Р – равновесное давление газа, Па.
Построим изотерму адсорбции А = f(P):
Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 1 Изотерма адсорбции А = f(P).
Для построения изотермы адсорбции в координатах уравнения Ленгмюра применим зависимость:
РА = 1А∞*К+1А∞*Р.
Сначала определим соотношение Р/А:
Р*10-3, Па 15,5 26,6 47,7 70,6 90,2
Р/А*10-3, Па*г/мг 0,24 0,28 0,40 0,535 0,66
Построим график зависимости Р/А от А и определим графическим методом константы уравнения Ленгмюра:
Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 2 график зависимости Р/А от А
Рассчитаем тангенс угла наклона прямой:
Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 3 Нахождение коэффициентов уравнения Ленгмюра
tg α = (0,535 – 0,365)/(70 - 40) = 0,00567.
Определим величину максимальной адсорбции при полном заполнении поверхности сорбента:
tg α = 1/А∞,
А∞ = 1/tg α = 1/0,00567 = 176,37 мг/г.
Определим значение константы К:
Z = 1K*A∞ , отсюда К = 1Z*A∞,
Z = 0,14*10-3 Па*г/мг.
К = 10,14*10-3 *176,37 = 40,5 Па-1.
Уравнение Ленгмюра имеет вид:
А = 176,37*40,5*Р1+40,5*Р.
Определим величину адсорбции при давлении Р1.
Пусть Р1 = 50*10-3 Па.
А = 176,37*40,5*50*10-31+40,5*50*10-3 = 118 мг/г.
Построим изотерму адсорбции в координатах уравнения Фрейндлиха и определим константы уравнения
Уравнение Фрейндлиха для средних степеней заполнения поверхности адсорбента и при адсорбции на неоднородной поверхности:
А = К*Рn,
Где К и n – эмпирические коэффициенты.
Уравнение в логарифмическом виде:
Lg A = lg K + n*lg P.
Построим кривую зависимости lg A = f(P):
lg P 4,19 4,42 4,68 4,85 4,96
lg A 1,81 1,975 2,08 2,12 2,14
Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 4 Определение константы уравнения Фрейндлиха.
Рассчитаем тангенс угла наклона прямой:
tgα = (2,1 – 1,89)/(4,8 -4,3) = 0,42; то есть n = 0,42.
По известному значению n рассчитаем коэффициент К:
К = А1/Р1n = 132,0/706000,42 = 1,21.
Уравнение Фрейндлиха имеет вид:
А = 1,21*Р0,42.
Ответ: величина максимальной адсорбции при полном заполнении поверхности сорбента А∞ = 176,37 мг/г; значение константы К=40,5 Па-1; уравнение Ленгмюра имеет вид:
А = 176,37*40,5*Р1+40,5*Р.
Величина адсорбции А при давлении Р1 = 50*10-3Па равна 118 мг/г.
Уравнение Фрейндлиха имеет вид: А = 1,21*Р0.42.
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
