Адсорбция
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 Фрейнлиха и определите константы уравнения.
Вариант Адсорбент Адсорбат Р∙10-3, Па А мг/г
5 Активный уголь (АУ) Пары бензола 0,05 136,5
0,085 163,8
0,149 183,3
0,849 214,5
1,599 280,8
Ответ
константы в уравнении Ленгмюра равны К = 4,5∙10-2; А∞ = 222,2 мг/г; константы в уравнении Фрейндлиха равны К = 70; п = 0,18.
Решение
По экспериментальным данным строим изотерму адсорбции А = f(P) (рис.1).
Чтобы получить линейный график, строим изотерму в координатах уравнения Ленгмюра:
PA=1A∞∙K+1A∞∙P.
По оси абсцисс откладываем значения Р, Па и по оси ординат откладываем значения Р/А, Па г/мг. Вычислим необходимые для построения графика (рис. 2) величины и запишем их в таблицу.
Р∙10-3, Па 0,05 0,085 0,149 0,849 1,599
А мг/г 136,5 163,8 183,3 214,5 280,8
Р/А, Па г/мг 0,366 0,519 0,813 3,958 5,694
Рисунок 1. Изотерма адсорбции паров бензола на активированном угле
Рисунок 2. Изотерма адсорбции в координатах уравнения Ленгмюра
Значение А = 280,8 мг/г при Р = 1,599∙103 Па для построения изотермы в линейных координатах Ленгмюра не включаем, так как это значение соответствует полимолекулярной адсорбции, которая не описывается уравнением Ленгмюра.
Величину предельной адсорбции определяем как обратную величину тангенса угла наклона полученной прямой:
1A∞=5,50-3,25(1,20-0,70)∙103=4,5∙10-3.
Величина предельной адсорбции А∞ = 222,2 (мг/г).
Отрезок, отсекаемый построенной прямой на оси ординат, равен 1/(А∞∙К)
. По графику определяем, что 1/(А∞∙К) = 0,1. Константа в уравнении Ленгмюра К = 1/(А∞∙0,1) = 4,5∙10-2.
Уравнение Ленгмюра имеет вид
A=A∞∙K∙P1+K∙P=222,2∙4,5∙10-2∙P1+4,5∙10-2∙P.
Проверим правильность полученного уравнения. Подставим в него одно из значений Р и сравним расчётный результат с экспериментальным значением.
При Р = 0,05∙103 Па A=222,2∙4,5∙10-2∙501+4,5∙10-2∙50=153,8 (мг/г).
При Р = 0,085∙103 Па A=222,2∙4,5∙10-2∙851+4,5∙10-2∙85=176,1 (мг/г).
При Р = 0,149∙103 Па A=222,2∙4,5∙10-2∙1491+4,5∙10-2∙149=193,4 (мг/г).
При Р = 0,849∙103 Па A=222,2∙4,5∙10-2∙8491+4,5∙10-2∙849=216,5 (мг/г).
Построим изотерму Ленгмюра по расчётным значениям (рис
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
