METODY SORPCYJNE W USUWANIU TOKSYCZNYCH ZANIECZYSZCZEŃ Z WODY

Ćwiczenie A-1

Wyznaczanie izotermy adsorpcji dla układu ciecz- ciało stałe

              Celem ćwiczenia jest wyznaczenie izotermy adsorpcji Freundlicha kwasu octowego na węglu aktywnym.

              Zadanie to sprowadza się do wyznaczenia doświadczalnego współczynników k i w równaniu Freundlicha dla konkretnego węgla aktywnego. Należy ustalić zależność ilości zaadsorbowanego kwasu na jednostkę masy, w zależności od stężenia tego kwasu. 

Odczynniki i aparatura

§         roztwór kwasu octowego (CH3COOH) o stężeniu c=0,540mol/dm3

§         roztwór wodorotlenku sodowego (NaOH) o stężeniu c=0,1mol/dm3

§         fenoloftaleina- wskaźnik

§         węgiel aktywny

§         zestaw do miareczkowania

§         wytrząsarka laboratoryjna

§         szkło laboratoryjne:

- 4kolbek miarowych o pojemności 100 cm3

- 4 kolbek stożkowych ze szlifowanym korkiem

- 4 kolbek stożkowych do sączenia

§         lejki, pipety, bagietki

- sączki z bibuły o średnie szybkości filtracji

Wykonanie ćwiczenia

W kolbach miarowych o pojemności 100 cm3 należy sporządzono cztery roztwory kwasu octowego o następujących stężeniach: 0,324; 0,216; 0,108; 0,054 mol/dm3 w ilości po 100 cm3 każdego (korzystając z roztworu kwasu octowego o stężeniu 0,54 mol/dm3).

              Korzystając z wagi technicznej a następnie analitycznej należy dokładnie odważyono na folii aluminiowej cztery odważki węgla (po około 2 g każda). Następnie odważki węgla wsypano kolejno do czterech kolbek ze szlifem. Później do tych kolbek dodano po 50 cm3 każdego z przygotowanych roztworów kwasu octowego. Kolbki zamknięto szczelnie korkiem i zawartość wytrząsano przez około 10 minut na wytrząsarce. Otrzymane zawiesiny przesączyono, z każdego przesączu pobrano do miareczkowania próbki o objętości 10 cm3, celem oznaczenia stężenia równowagowego kwasu octowego (niezaadsorbowanego). Wszystkie miareczkowania wykonano dwukrotnie.

Wyniki pomiarów

Obliczam wielkość naważek

Tabela 1. Wielkość naważek

Obliczam stężenie kwasu octowego w poszczególnych próbkach przed adsorpcją [mol/dm3]

C1 = 0,54 * 60 / 100 = 0,324 [mol/dm3]

C2 = 0,54 * 40 / 100 = 0,216 [mol/dm3]

C3 = 0,54 * 20 / 100 = 0,108 [mol/dm3]

C4 = 0,54 * 10 / 100 = 0,054 [mol/dm3]

Obliczam stężenie kwasu octowego w poszczególnych próbkach po adsorpcji [mol/dm3]

= 0,1 mol/dm3

= odpowiednio: 24,2; 14,1; 6,2; 1,8; cm3

=10 cm3

[mol/dm3]

Crów 1 = 24,2 * 0,1 / 10 = 0,242 [mol/dm3]

Crów 2 = 14,1 * 0,1 / 10 = 0,141 [mol/dm3]

Crów 3 = 6,2 * 0,1 / 10 = 0,062 [mol/dm3]

Crów 4 = 1,8 * 0,1 / 10 = 0,018 [mol/dm3]

Obliczam X [mg]

- objętość kwasu zużyta do adsorpcji (0,05 dm3)

60- masa molowa CH3COOH

[mg]

X1 = 1000 * 0,05 * (0,324 – 0,242) * 60 = 246

X2 = 1000 * 0,05 * (0,216 – 0,141) * 60 = 225

X3 = 1000 * 0,05 * (0,108 – 0,062) * 60 = 138

X4 = 1000 * 0,05 * (0,054 – 0,018) * 60 = 108

Obliczam log X/m

log X/m1 = log 246/1,8284= 2,1289

log X/m2 = log 225/1,9402= 2,0643

log X/m3 = log 138/2,1311= 1,8113

log X/m4 = log 108/2,1498= 1,7010

Obliczam log Crów

log Crów 1 = log 242 = 2,384

log Crów 2 = log 141 = 2,149

log Crów3 = log 62 = 1,792

log Crów 4 = log 18 = 1,255

Tabela 2. Zestawienie wszystkich wartości