溶液吸附法測定固體比表面積

1、中級化學(xué)實驗報告時間：2021.02.04創(chuàng)作：歐陽育實驗名稱：溶液吸附法測定固體比表面積一、實驗?zāi)康挠脕喖谆{(lán)水溶液吸附法測定活性炭、硅藻土、堿性層析 氧化鋁的比表面積。掌握溶液吸附法測定固體比表面積的基本原理和測定方 法。了解溶液吸附法測定固體比表面積的優(yōu)缺點。二、實驗原理測定固體物質(zhì)比表面的方法很多，常用的有BET低溫吸附 法、電子顯微鏡法和氣相色譜法等，不過這些方法都需要復(fù)雜 的裝置，或較長的時間。而溶液吸附法測定固體物質(zhì)比表面， 儀器簡單，操作方便，還可以同時測定許多個樣品，因此常被 采用，但溶液吸附法測定結(jié)果有一定誤差。其主要原因在于： 吸附時非球型吸附層在各種吸附劑的表面取向并不

2、一致，每個 吸附分子的投影面積可以相差很遠(yuǎn)，所以，溶液吸附法測得的 數(shù)值應(yīng)以其它方法校正之。然而，溶液吸附法常用來測定大量 同類樣品的相對值。溶液吸附法測定結(jié)果誤差一般為10%左右。根據(jù)光吸收定律，當(dāng)入射光為一定波長的單色光時，某溶 液的吸光度與溶液中有色物質(zhì)的濃度及溶液層的厚度成正比ri式中，/I為吸光度，Z）為入射光強(qiáng)度，/為透過光強(qiáng)度,為吸光系數(shù)，0為光徑長度或液層厚度，C為溶液濃度。亞甲基藍(lán)溶液在可見區(qū)有2個吸收峰：445nm和665nmo但 在445nm處活性炭吸附對吸收峰有很大的干擾，故本試驗選用 的工作波長為665nm,并用分光光度計進(jìn)行測量。水溶性染料的吸附已廣泛應(yīng)用于固體物質(zhì)

3、比表面的測定。在所有染料中，亞甲基藍(lán)具有最大的吸附傾向。研究表明，在 大多數(shù)固體上，亞甲基藍(lán)吸附都是單分子層，即符合朗格繆爾 型吸附。但當(dāng)原始溶液濃度較高時，會出現(xiàn)多分子層吸附，而 如果吸附平衡后溶液的濃度過低，則吸附又不能達(dá)到飽和，因 此，原始溶液的濃度以及吸附平衡后的溶液濃度都應(yīng)選在適當(dāng) 的范圍內(nèi)。本實驗原始溶液濃度為lOOppm左右，平衡溶液濃度 不小于10ppmo亞甲基藍(lán)具有以下矩形平面結(jié)構(gòu)：亞甲基藍(lán)分子的平面結(jié)構(gòu)如圖所示。陽離子大小為1.70 x 1010mx76x 1010mx325x 1010mo亞甲基藍(lán)的吸附有三種趨向: 平面吸附，投影面積為1.35xl018m2；側(cè)面吸附，投

4、影面積為7.5 x 1019m2 ；端基吸附，投影面積為39.5x1019m2o對于非石墨型 的活性炭，亞甲基藍(lán)可能不是平面吸附，也不是側(cè)面吸附，而 是端基吸附根據(jù)實驗結(jié)果推算，在單層吸附的情況下，亞 甲基藍(lán)覆蓋的面積可按2.45川計算。而對AI2O3則可能是側(cè)面吸 附。求出各種固體對亞甲基藍(lán)的飽和吸附量后，即可求出各種 固體的比表面積。三、實驗步驟樣品活化為了消除樣品中可能吸附的物質(zhì)對實驗的影響，進(jìn)行吸附實 驗前，應(yīng)先將樣品活化。將適量顆?；钚蕴?、硅藻土、堿性 層析氧化鋁；分別置于50ml瓷圮竭中，放入馬弗爐內(nèi)，設(shè) 置程序控溫器以5C/min的升溫速率，升溫至350C0下活化 30min,然

5、后放入保干器中備用。吸附量的測定準(zhǔn)確配制lOOppm亞甲基藍(lán)溶液1000ml （0.0253g亞甲基藍(lán) 溶于250ml水）。取100ml錐形瓶3只，洗滌烘干。分別準(zhǔn) 確稱取活性炭0.0114g、硅藻土 0.1009g、堿性 AL030.3007g,各置于一個錐形瓶中，編上號。再分別加入 50mll00ppm亞甲基藍(lán)溶液，加塞后在振蕩器上振蕩4h。配置亞甲基藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)溶液用lOOppm亞甲基藍(lán)溶液配制lppm、3ppm、5ppm、8ppm、lOppm亞甲基藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)溶液各lOOmL選擇工作波長用3ppm標(biāo)準(zhǔn)溶液在600nm700nm范圍測量吸光度，以吸 光度最大時的波長作為工作波長。662nm制作亞甲基

6、藍(lán)工作曲線以蒸鐳水為空白。用lcm比色皿分別測定lppm、3ppm、 5ppm、8ppm、lOppm亞甲基藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度。并作吸 光度A亞甲基藍(lán)濃度c工作曲線，備用。測定亞甲基藍(lán)平衡濃度樣品振蕩4h后，取下錐形瓶，用濾紙過濾，去濾液5ml,然 后收集濾液，根據(jù)顏色深淺，稀釋不同倍數(shù)，使吸光度值在 工作曲線的范圍內(nèi)。測定各種濾液的吸光度，并在工作曲線 上求出相應(yīng)濃度，乘上稀釋倍數(shù)，求出各種濾液的平衡濃 度。四、【據(jù)處理c 亞甲基藍(lán)二253mg/0.25L二 1012ppm吸光度A亞甲基藍(lán)濃度c表C亞甲基雉(ppm)吸光度A第一次第二次平均1.0120.2120.2120.2123.0360.

7、60.5960.5985.060.9350.930.93258.0961.4281.4211.424510.121.7331.7361.7345吸光度A亞甲基藍(lán)濃度c工作曲線求各種固體的飽和吸附量式中：q為吸附量(mg/g)為亞甲基藍(lán)原始濃度(ppm) , c為亞甲基藍(lán)平衡濃度(ppm) , w為固體樣品重(g) o固體樣品數(shù)據(jù)表吸光度A工作曲線上 求出相應(yīng)濃 度 c (pm)稀釋倍數(shù)對應(yīng)亞甲基 藍(lán)平衡濃度 c (ppm)固體樣品重 w (g)活性炭1.37737.77921077.7920.0114硅藻土1.43738.16551081.6550.1009堿性Al:031.2176.7648

8、1067.6480.3007(% - c) X50 (looppm . 77.792ppin) X 50ml(1 活性炭 _ wx looo 二 o.oii igx looo =97.40mg/g(c0 - c) x 50q硅藻土 W x 1000(lOOppm- 81.65Sppni) X 50mlo.ioo9gxiooo =9.09mg/gq 堿性 A12O3 =(c - c) X 50(lOOppm - 67.648ppni) x 50nilwx looo 二 o.3oo7gx looo =5.38mg/g2.計算固體比表面積計算公式為式中：q為吸附量(mg/g) , a為lmg亞甲基藍(lán)

9、覆蓋固體的面積，對活性炭和硅藻土為2.45cm2,對堿性AI2O3自己計算。對于非石墨型的活性炭和硅藻土，亞甲基藍(lán)可能不是平面吸附而是端基吸附。而堿性ALQ可能是側(cè)面吸附 2752，a減性八1203 = 245nT x= 4.65nr3. 列表討論列表表示活性炭、硅藻土、堿性AIQs對亞甲基藍(lán)的吸附量，并討論大小順序。對亞屮基藍(lán)的吸附量q (mg/g)活性炭97.40硅藻土9.09堿性A1A538大小順序：活性炭硅藻土堿性AI2O3 說明活性炭吸附性最好。五、討論亞甲基藍(lán)濃度過高過低有何缺點，如何調(diào)整？當(dāng)原始溶液濃度較高時，會出現(xiàn)多分子層吸附，而如果吸 附平衡后溶液的濃度過低，則吸附又不能達(dá)到飽和，因此，原 始溶液的濃度以及吸附平衡后的溶液濃度都應(yīng)選在適當(dāng)?shù)姆秶?內(nèi)。過高時稀釋，過低時再加入亞甲基藍(lán)，調(diào)整至合適濃度即 可。溶液吸附法測比表面積的主要優(yōu)缺點是哪些？溶液吸附法