BÀI 3.XÁC ĐỊNH HỆ SỐ HẤP PHỤ CỦA THAN HOẠT TÍNH ĐỐI VỚICROM I.CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.. Mục tiêu - Tìm hiểu về cơ chế hấp phụ, các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của quá trình hấp phụ.. - Xác
Trang 1BÀI 3.XÁC ĐỊNH HỆ SỐ HẤP PHỤ CỦA THAN HOẠT TÍNH ĐỐI VỚI
CROM
I.CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1 Mục tiêu
- Tìm hiểu về cơ chế hấp phụ, các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của quá trình hấp phụ
- Xác định hệ số hấp phụ của vật liệu hấp phụ của vật liệu hấp phụ của các phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich
2 Phương pháp tiến hành
- Phương pháp lắc: giúp làm tăng khả năng tiếp xúc của Cr và than hoạt tính
- Phương pháp li tâm: sau khi li tâm, than hoạt tính sẽ bám vào thành ống, giúp cho hiệu quả lọc sẽ cao hơn
- Phương pháp lọc: để tách hỗn hợp than-Cr với Cr còn lại trong dung dịch
- Phương pháp chuẩn độ: nhằm xác định lượng Cr còn lại trong dung dịch sau hấp phụ
3 Dụng cụ và hóa chất
- Cân phân kỹ thuật, giấy cân, máy lắc,ống li tâm dung tích 50ml
- Buret, bình tam giác, phễu, giấy lọc, bình định mức 50ml, 25ml
- Vật liệu hấp phụ: than hoạt tính kích thước < 450µm
- Chất bị hấp phụ:dung dịch K2Cr2O7
- Muối sắt, chỉ thị diphenylamine
4 Tiến hành thí nghiệm
Bước 1: Chọn kích thước than hoạt tính<100 µm
Cân lần lượt m (g) than hoạt tính vào ống li tâm, m lần lượt có giá trị 1, 5, 2, 2.5, 3 (g) than hoạt tính
Bước 2: Cho vào mỗi ống li tâm 20 ml dung dịch Cr+6 có nồng độ 0,2 N
Bước 3: Cho các ống li tâm trên vào máy lắc Lắc trong thời gian 1h Sau đó đưa đi li tâm 15 phút trên máy li tâm Rồi lọc lấy phần dịch trong và đưa đi chuẩn độ lượng Cr+6 trong dung dịch sau lọc
Mẫu trắng được hút như trên (20ml) và đem đi chuẩn độ xác định lại nồng độ
Cách chuẩn độ lượng Cr+6 còn trong dung dịch sau lọc:
Trang 2+ Cho 2-3 giọt chỉ thị mầu diphenylamine vào dịch lọc, dung dịch chuyển sang mầu tím (màu của phức tạo bởi diphenylamine với dung dịch crom dư)
+ Chuẩn độ bẳng muối Morh 0.2N đến khi dung dịch chuyển sang mầu xanh lá cây thì dừng lại Ghi lại số ml muối Morh đã dung để chuẩn độ
II.KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
1.Cơ sở tính toán
Phản ứng chuẩn độ:
Cr2O72- + 14H+ + 6Fe2+ → 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O Cân bằng điện tử:
Cr2+6O7 + 6e → 2Cr+3
Fe+2 - 1e → Fe+3
Đương lượng của Cr+6 :
ĐCr+6 = M Cr +6
n =
52 6 ( n là số điện tử Cr+6 nhận, n=6)
2.Tính toán
Bảng 1 : Khối lượng than và thể tích các dung dịch
Xác định nồng độ thực của dung dịch K2Cr2O7:
Gọi N0 và V0 lần lượt là nồng độ và thể tích dung dịch K2Cr2O7 thực tế của mẫu trắng (ban đầu)
NMorh và VMorh lần lượt là nồng độ và thể tích dung dịch muối Morh dùng để chuẩn độ
N và V lần lượt là nồng độ và thể tích dung dịch K2Cr2O7 còn dư sau quá trình hấp phụ
Sử dụng muối Morh có nồng độ đương lượng là 0.2N
Trang 3Dựa vào bảng 1 ta có:
Thể tích muối Morh đã tiêu tốn cho chuẩn độ mẫu trắng là 25ml
Nồng độ thực tế của dung dịch K2Cr2O7 trong mẫu trắng là:
N0 = ( NMorh * VMorh ) / V0
= (0.2 * 25 ) / 20
= 0.25 (N)
Xác định lượng Cr 6+ đã bị hấp phụ:
Giả sử: m0là lượng Cr6+ có ban đầu (lượng Cr6+ có trong mẫu trắng - mg)
x là lượng Cr6+ bị than hoạt tính hấp phụ (mg)
p là lượng Cr6+ còn dư lại sau khi bị hấp phụ (mg)
≫ Lượng Cr6+ đã bị hấp phụ là: x = m0 –m (mg)
Tính m0: Lượng Cr6+ ban đầu có trong 20ml dung dịch K2Cr2O7 (0.25N) là:
m0 = Đ*N0*V0
= 52
6 *0.25*20
= 43.33 (mg)
Tính m: Lượng Cr6+ còn dư lại sau khi bị hấp phụ (1,2,3,4,5)
Theo bảng 1 ta có:
43.33 (mg) Cr6+ trong 20ml dung dịch K2Cr2O7 → 25(ml ) muối Morh 0.2N P(mg) Cr6+ trong 20ml dung dịch K2Cr2O7 ← VMorh (ml) muối Morh
p
43.33=
Vmorh
25
25 *43.33
Tính x: Lượng Cr6+ đã bị hấp phụ trong các mẫu (1,2,3,4,5)
x = m0 – p (mg) Mẫu 1: VMorh =19.5 (ml)
p=19.5
25 * 43.33 = 33.80 (mg)
x = 43.33- 33.80= 9.53 (mg) Mẫu 2: VMorh =16.8(ml)
Trang 425 * 43.33 = 29.12 (mg)
x = 43.33 - 29.12 = 14.21 (mg) Mẫu 3: VMorh = 13.7 (ml)
p=13.7
25 * 43.33 = 23.74(mg)
x = 43.33 – 23.74 = 19.59(mg) Mẫu 4: VMorh = 10.3 (ml)
p=10.3
25 * 43.33 = 17.85(mg)
x = 43.33 – 17.85= 25.47(mg) Mẫu 5: VMorh =7.2 (ml)
p=7.2
25*43.33= 12.48(mg)
x = 43.33– 12.48 = 30.85 (mg)
2.3 Nồng độ Cr 6+ còn lại trong dung dịch sau khi bị hấp phụ
20ml dung dịch Cr6+ 0.25N → 25ml ) muối Morh 0.2N 20ml dung dịch K2Cr2O7 y N ← VMorh (ml) muối Morh
y
0.25=
Vmorh
25 → y=
Vmorh
25 * 0.25(N)
Mẫu 1 : y=19.5
25 * 0.25 = 0.195 N Nồng độ cân bằng của Cr+6 trong dung dịch là:
C = NCr+6 * Đ =0.195 *( 52/6) = 1.690 (mg/l)
Mẫu 2: y=16.8
25 * 0.25 = 0.168N Nồng độ cân bằng của Cr+6 trong dung dịch là:
C = NCr+6 * Đ =0.168 *( 52/6) = 1.456 (mg/l)
Mẫu 3: y=13.725 * 0.25 = 0.137 N
Nồng độ cân bằng của Cr+6 trong dung dịch là:
C = NCr+6 * Đ =0.137 *( 52/6) = 1.187(mg/l)
Mẫu 4: y=10.325 * 0.25 = 0.103 N
Nồng độ cân bằng của Cr+6 trong dung dịch là:
Trang 5C = NCr+6 * Đ = 0.103*( 52/6) = 0.892(mg/l)
Mẫu 5: y=7.2
25* 0.25 = 0.072N Nồng độ cân bằng của Cr+6 trong dung dịch là:
C = NCr+6 * Đ =0.072 *( 52/6) = 0.624(mg/l)
3 Vẽ đồ thị
Phương trình đẳng nhiệt Langmuir: m x= abC
1+aC
Hay
1
x
m
= 1
ab
1
C+
1
b
Đặt y =
1
x m
; x = 1
C ; A =
1
ab ( độ dốc ); B =
1
b
Ta có phương trình : y =Ax + B
Bảng 2: Bảng số liệu tính toán
mg)
Vẽ phương trình tương quan giữa y và x:
Trang 60
0.60
0
0.80
0
1.00
0
1.20
0
1.40
0
1.60
0
1.80 0 92.000
94.000
96.000
98.000
100.000
102.000
104.000
106.000
108.000
f(x) = − 8.75 x + 110.14 R² = 0.86
Đồ thị phương trình đẳng nhiệt langmuir
1/x/m(g/mg) Linear (1/x/m(g/mg))
1/c
Dựa vào đ th ta th y ồ thị ta thấy ị ta thấy ấy :
1
b = 110.14=>dung tích h p ph t i đa c a than ho t tính là:ấy ụ tối đa của than hoạt tính là: ối đa của than hoạt tính là: ủa than hoạt tính là: ạt tính là: b=0.0091
1
ab= -8,75 => a= -12.55
Phương trình đẳng nhiệt Freundlich
x
m=K ∁
1
n
Hay: log = log C + logK
Bảng 3: Bảng số liệu tính toán:
Trang 75 3 30,850 10,283 1,012 0,624 -0,205
Vẽ đồ thị tương quan giữa logx
m và logC với độ nghiêng là
1
n , khoảng chặn là logK
-0.300 -0.200 -0.100 0.000 0.100 0.200 0.300
0.950 0.960 0.970 0.980 0.990 1.000 1.010
1.020 f(x) = − 0.09 x + 1 R² = 0.92
Phương trình hấp thụ đẳng nhiệt Freundlich
log(x/m) Linear (log(x/m))
log(x/m)
T đ th trên ta th y: 1/n = -0,0922 nên n = -10.845 Kho ng ch n = logK = ồ thị ta thấy ị ta thấy ấy ảng chặn = logK = ặn = logK = log0.9969 nên K = 0.9969