Учебно-исследовательская лабораторная работа № 4 Тема: Изучение адсорбции пав на твердом адсорбенте из водных растворов

Цель работы: Исследовать зависимость адсорбции ПАВ на гидрофобном адсорбенте от концентрации растворов, экспериментально определить минимальную концентрацию ПАВ, при которой достигается величина предельной адсорбции. Рассчитать удельную поверхность адсорбента.

Приборы, оборудование и реактивы: сталагмометр, колбы на 50 мл, воронки, бюретки на 25 мл, фильтровальная бумага, навески активированного угля по 1 г, раствор ПАВ (0,125М раствор олеата натрия С₁₇Н₃₃СООNa), дистиллированная вода.

Поверхностно-активные вещества, имеющие дифильную природу, например, соли жирных кислот, желчные кислоты, играют важную роль при переваривании жиров в организме. Они эмульгируют триацилглицериды (нейтральные жиры) в тонком кишечнике, что является необходимым условием усвоения не только этих жиров, но также и жирорастворимых витаминов: А, Д, Е, К. Уголь, как и триацилглицериды, является гидрофобным веществом, поэтому адсорбцию ПАВ на угле можно рассматривать как модель адсорбции ПАВ на жирах.

Порядок выполнения работы:

1. Из исходного раствора ПАВ приготовьте путем разбавления 5 водных растворов в соответствии с данными:

Номер колбы	1	2	3	4	5
Объем исходного раствора ПАВ, мл	50	40	20	30	10
Объем добавляемой воды, мл	0	10	30	20	40

2. Растворы ПАВ разделите на 2 равные части по 25 мл.

3. Одну серию растворов используте для измерения поверхностного натяжения и построения калибровочной изотермы  = f(с(ПАВ)). Измерение поверхностного натяжения производите методом счета капель на сталагмометре, начиная с растворов с минимальной концентрацией ПАВ.

4. В растворы второй серии внесите навески адсорбента и оставьте на 45 минут, периодически взбалтывая для установления адсорбционного равновесия в системе.

5. Затем раствор отфильтруйте и измерьте поверхностное натяжение фильтрата.

6. По калибровочной кривой определите равновесные концентрации ПАВ в фильтрате после адсорбции.

7. Для каждого раствора рассчитате значения адсорбции (Г) по формуле: Г = , где

с_н – начальная концентрация раствора ПАВ;

с_р – равновесная концентрация раствора ПАВ;

V – объем раствора ПАВ;

m – масса адсорбента.

8. Полученные результаты занесите в таблицу.

Таблица

№ колбы	До адсорбции			После адсорбции			Г, моль/л	1/Г	1/с
	сн моль/л	число капель	 ж/г Н/м	ср моль/л	число капель	 ж/г Н/м

9. По полученным данным постройте изотерму адсорбции Г = f(с_р). Предположив, что процесс адсорбции адекватно описывается уравнением Ленгмюра: Г = Г_ , использовать его в линейной форме: .

10. Постройте зависимость 1/Г = f(1/с), которая должна представлять собой прямую линию пересекающую ось ординат. Отрезок, отсекаемый от оси ординат, определяет величину, равную 1/Г_.

11. По найденному значению Г_ рассчитайте S_уд - удельную поверхность адсорбента по формуле:

S_уд = Г_N_AS_o,

где S_уд – удельная поверхность адсорбента (м²/г);

Г – предельная адсорбция (моль/г);

N_A – число Авогадро, 6,0210²³ 1/моль;

S_o – площадь, занимаемая одной молекулой ПАВ в насыщенном адсорбционном слое. Для олеата натрия S_o = 2·10^–10 м².

12. Сделайте вывод из результатов эксперимента.