Bài 9: NGHIÊN CỨU CÂN BẰNG HẤP THỤ TRIỂN RANH GIỚI PHA RẮN – LỎNG TỪ DUNG DỊCH

“Hấp phụ” dùng để mô tả hiện tượng một chất (phân tử, nguyên tử hay ion) cókhuynh hướng tập trung trên bề mặt phân chia pha nào đó. Các chất hấp phụ thường có tổngdiện tích bề mặt 10 – 1000 m2/g điển hình như; than hoạt tính, silicagel (SiO2), alumin (Al2O3),zeolite,… Nguyên nhân chủ yếu của sự hấp phụ (đối với chất hấp phụ rắn) lá do năng lượng dưtrên ranh giới bề mặt phân chia pha rắn – khí hay rắn – lỏng. Các tương tác trong hấp phụ trêncó thể là lực Van der Waals – hấp...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài 9: NGHIÊN CỨU CÂN BẰNG HẤP THỤ TRIỂN RANH GIỚI PHA RẮN – LỎNG TỪ DUNG DỊCHBài 9 NGHIÊN CỨU CÂN BẰNG HẤP THỤ TRIỂN RANH GIỚI PHA RẮN – LỎNG TỪ DUNG DỊCH ------------------------------I. MỤC ĐÍCH  Trong bài thực hành này, ta khảo sát sự hấp phụ acid acetic trong dung dịch trênthan hoạt tính và thiết lập đường đẳng nhiệt hấp phụ tương ứng.II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT  “Hấp phụ” dùng để mô tả hiện tượng một chất (phân tử, nguyên tử hay ion) cókhuynh hướng tập trung trên bề mặt phân chia pha nào đó. Các chất hấp phụ thường có tổngdiện tích bề mặt 10 – 1000 m2/g điển hình như; than hoạt tính, silicagel (SiO2), alumin (Al2O3),zeolite,…  Nguyên nhân chủ yếu của sự hấp phụ (đối với chất hấp phụ rắn) lá do năng lượng dưtrên ranh giới bề mặt phân chia pha rắn – khí hay rắn – lỏng. Các tương tác trong hấp phụ trêncó thể là lực Van der Waals – hấp phụ hóa học hay cả hai loại tương tác trên.  Sự hấp phụ phụ thuộc vào nhiều yếu tố: bản chất của chất hấp phụ và cả chất bịhấp phụ, nồng đồ chất tan, nhiệt độ,… Đặc trưng cho sự hấp phụ là độ hấp phụ a (mmol/g).  Trong bài này, nghiên cứu sự ảnh hưởng của nồng độ acid acetic lên độ hấp phụ củanó trên than hoạt tính ở nhiệt độ không đổi trong dung môi nước; acid acetic và nước đềukhông tan trong nước nên có thể bỏ qua sự phụ trong lòng chất rắn.  Độ hấp phụ a lên bề mặt than hoạt tính được xác định bằng biểu thức sau:Trong đó: Co là nồng độ đầu của dung dịch acid acetic (mol/L); C là nồng độ tại cân bằng hấp phụ của dung dịch acid acetic (mol/L); V là tổng thể tích xảy ra sự hấp phụ (); M là khối lượng chất hấp phụ – than hoạt tính ().  Độ hấp phụ được xác định bằng cách định phân dung dịch acid acetic trước và sau khibị than hoạt tính hấp bằng dung dịch NaOH 0.1 N với chất chỉ thị phenolphthalein (với thểtích của dung dịch acid acetic và khối lượng than hoạt tính).  Với dung dịch loãng có thể bỏ qua sự hấp phụ của dung môi nước.  Đối với chất hấp phụ thuộc loại hấp phụ đơn nên dùng phương trình Langmuir để xácđịnh độ hấp phụ:  Ta vẽ đồ thị biểu diễn C/a theo C thu được hệ số góc là 1/amax và tung độ góc 1/kamax.  Đối với chất hấp phụ trên những chất có độ xốp cao và khoảng nồng độ trung bìnhnên dùng phương trình Freundlich:  Ta vẽ đồ thị biểu diễn loga theo logC thu được hệ số góc là 1/n và tung độ góc là logk.  Trong bài thực hành này, ta sử phương trình Freundlich hoặc phương trình Langmuir.III.THỰC HÀNH  Từ dung dịch CH3COOH 2 M pha thành các dung dịch theo bảng sau:Erlen (1) (2) (3) (4) (5) (6)Thể tích dung dịch CH3COOH 2 M (mL) 3 6 9 12 15 20Tổng thể tích dung dịch sau khi pha 200 200 200 200 200 200(mL)Nồng độ dung dịch sau khi pha (M) 0.03 0.06 0.09 0.12 0.15 0.2  Sau khi pha rồi chia mỗi bình thành 2 phần bằng nhau: • Phần 1 để định phân dung dịch CH3COOH trước khi bị than hoạt tính hấp phụbằng dung dịch NaOH 0.1 N. • Phần 2 để định phân dung dịch CH3COOH sau khi bị than hoạt tính hấp phụ bằngdung dịch NaOH 0.1 N. a. Trước khi bị than hoạt tính hấp phụ: Phần (1)  Dùng pipet 25 mL hút 20 mL dung dịch trong erlen (1) cho vào erlen 250 mL chứasẵn 5 giọt phenolphthalein. Dung dịch trong erlen không màu.  Tráng buret 25 mL bằng dung dịch NaOH 0.1 N và rót dung dịch NaOH 0.1 N vàoburet – chỉnh về vạch 0 mL.  Tiến hành chuẩn độ: Nhỏ dung dịch NaOH 0.1 N từ buret vào erlen cho đến khidung dịch trong erlen chuyển sang màu hồng nhạt thì kết thúc quá trình chuẩn độ.  Chuẩn độ tương tự đối với erlen (2) & (3); đối với (4) & (5) & (6) chỉ lấy 10 mLdung dịch CH3COOH trong erlen đã pha (do nồng độ lớn).  Bảng số liệu của quá trình chuẩn độ: Erlen (1) (2) (3) (4) (5) (6) Thể tích CH3COOH đã lấy (mL) 20 20 20 10 10 10 Thể tích NaOH 0.1 N đã dùng 6.5 14 21.7 14.6 17.5 23.1 (mL) Nồng độ CH3COOH thực (M) 0.0325 0.07 0.1085 0.146 0.175 0.231 b. Sau khi bị than hoạt tính hấp phụ: Phần (2)  Cân 3 g cho vào mỗi erlen và đem lắc bằng máy lắc khoảng 45 phút.  Sau khi lắc xong để yên cho lắng than hoạt tính (để lọc nhanh hơn). Đem lọc bằnggiấy lọc thu lấy 40 mL dung dịch acid acetic đã qua sự hấp phụ của than hoạt tính.  Chuẩn độ giống phần (1): • Dùng pipet 25 mL hút 20 mL dung dịch trong erlen (1)/ cho vào erlen 250 mLchứa sẵn 5 giọt phenolphthalein. Dung dịch trong erlen không màu. • Tráng buret 25 mL bằng dung dịch NaOH 0.1 N và rót dung dịch NaOH 0.1 N ...