Как построить изотерму адсорбции в excel

Обновлено: 07.01.2025

Используя экспериментальные данные по адсорбции бензола на графитированной термической саже при нескольких температурах:

р, Па	0	29	49	69	89
0	0,0199	0,0278	0,0332	0,0373
0	0,0129	0,0191	0,0240	0,0279
0	0,0082	0,0127	0,0165	0,0198

1. Постройте три изотермы адсорбции.

2. Рассчитайте константы уравнения Лэнгмюра и удельную поверхность адсорбента ( ).

3. Рассчитайте интегральную теплоту адсорбции.

4. Для А=0,005 моль/кг; А=0,01 моль/кг; А=0,015 моль/кг постройте изостеры адсорбции по которым рассчитайте дифференциальную теплоту адсорбции. Проанализируйте полученные результаты.

Решение:

1. Откройте Excel. Введите в таблицы исходные данные, согласно своему варианту при трех разных температурах.

Исходные данные

р, Па

А(293)

А(303)

А(313)

Моль/кг

По экспериментальным данным постройте изотермы адсорбции бензола на графитированной термической саже при различных температурах. Для этого выделите значения А(293)

и нажмите пиктограмму . В открывшемся окне выберете тип «Точечная» и нажмите кнопку «Далее». В открывшемся окне перейдите на закладку «Ряд» и в строке «Значения Х» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям р, Па; в строке «Значения Y» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям А(293), в строке «Имя» введите «А(293), моль/кг». Аналогично введите экспериментальные данные значений адсорбции при других температурах. Для этого в поле «Ряд» нажмите «Добавить», в строке «Значения Х» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям р, Па; в строке «Значения Y» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям А(303); в строке «Имя» введите «А(303), моль/кг». Продолжите аналогичные действия для значений адсорбции А(313); нажмите кнопку «Далее». В появившемся окне в закладке «Заголовки» введите соответствующие параметры диаграммы:

«Название диаграммы» – Изотермы адсорбции Лэнгмюра при различных температурах;

«Ось Х (категорий)» – р, Па;

«Ось Y (категорий)» – А, моль/кг; нажмите кнопки «Далее» и «Готово».

Поместите построенную диаграмму на имеющемся листе.

Оформление диаграммы может быть совершенно произвольным. Вы можете добавить или убрать «Легенду», добавить или убрать «Линий сетки», добавить или убрать «Рамку», менять цвет и шрифт полей, маркеров, линий, подписей и т.д.

Из диаграммы следует, что с повышением температура адсорбция уменьшается.

2. Для построения изотермы Лэнгмюра в линейных координатах скопируйте на свободное поле исходные значения давлений р, Па. В ячейке для расчета р/А(293) нажмите «=», выделите поле значения р=29 нажмите «/», выделите ячейку со значением А(293)=0,0199, нажмите «Enter».

Выделите рассчитанное значение р/А(293), переведите курсор в нижний правый угол выделенной ячейки (внизу появится черный крестик), зафиксируйте мышку нажатием левой кнопки и, не отпуская ее, «растяните» формулу вниз на другие ячейки р/А(293), произойдет автоматический расчет. Полученные значения округлите, используя пиктограмму «Уменьшить разрядность» . Аналогичные действия проведите для расчета р/А(303) и р/А(313).

р, Па

Р/А(293),

Р/А(303),

Р/А(313),

Па*кг/моль

По рассчитанным данным постройте изотермы Лэнгмюра в линейных координатах при трех разных температурах. Для этого выделите значения р, Па и р/А(293)

и нажмите пиктограмму . В открывшемся окне выберете тип «Точечная» и нажмите кнопку «Далее». В открывшемся окне перейдите на закладку «Ряд» и в строке «Значения Х» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям р, Па, в строке «Значения Y» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям р/А(293), в строке «Имя» введите «р/А(293)». Аналогично введите расчетные данные значений р/А при других температурах. Для этого в поле «Ряд» нажмите «Добавить», в строке «Значения Х» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям р, Па; в строке «Значения Y» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям р/А(303); в строке «Имя» введите «р/А(303)». Продолжите аналогичные действия для значений р/А(313); нажмите кнопку «Далее». В появившемся окне в закладке «Заголовки» введите соответствующие параметры диаграммы:

«Название диаграммы» – Изотермы адсорбции Лэнгмюра в линейных координатах при различных температурах;

«Ось Х (категорий)» – р, Па;

«Ось Y (категорий)» – р/А, Па*кг/моль; нажмите кнопки «Далее» и «Готово».

Поместите построенные изотермы на имеющемся листе. Оформление диаграммы может быть совершенно произвольным. Вы можете добавить или убрать «Легенду», добавить или убрать «Линий сетки», добавить или убрать «Рамку», менять цвет и шрифт полей, маркеров, линий, подписей и т.д.

Так как построенные изотермы должны представлять собой прямые, то необходимо к каждой изотерме «Добавить линию тренда». Для этого поставьте курсор на один из цветовых маркеров и нажмите правую кнопку мышки, появится поле «Формат рядов данных». В этом поле нажмите «Добавить линию тренда», тип «Линейная», перейдите в закладку «Параметры» и поставьте галочку в поле «Показывать уравнение на диаграмме». Программа автоматически рассчитает уравнение прямой и покажет его на диаграмме. Аналогичные действия выполните для остальных прямых.

3. Рассчитайте константы уравнения Лэнгмюра, используя полученное уравнение прямой. Согласно уравнению прямой , величины а и b соответственно будут равны:

Т, К

В следующем столбце рассчитайте значения предельной адсорбции при Т = 293 К

Рассчитайте значения константы адсорбционного равновесия К при Т = 293 К

Выделите рассчитанное значение К, переведите курсор в нижний правый угол выделенной ячейки (внизу появится черный крестик), зафиксируйте мышку нажатием левой кнопки и, не отпуская ее, «растяните» формулу вниз на другие ячейки К, произойдет автоматический расчет. Полученные значения округлите, используя пиктограмму «Уменьшить разрядность» .

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Пример выполнения задания с использованием для расчета Microsoft Office Excel

Задание:

При изучении адсорбции сернистого ангидрида SO₂ ( ) на силикагеле при различных температурах были получены следующие экспериментальные данные:

33,4

47,5

52,4

56,3

38,75

44,55

48,55

51,85

30,5

46,5

52,8

57,8

1. Постройте изотерму адсорбции сернистого ангидрида на силикагеле при различных температурах, сделайте вывод о зависимости величины адсорбции от температуры.

2. Рассчитайте и постойте характеристическую кривую.

3. Определите минимальный и максимальный радиус пор силикагеля.

Решение:

1. Откройте Microsoft Office Excel. Введите в таблицы исходные данные, согласно своему варианту при трех разных температурах.

Исходные данные
Т=303К	Т=313К	Т=330К
р, мм.рт.ст	А, см 3 /г	р, мм.рт.ст	А, см 3 /г	р, мм.рт.ст	А, см 3 /г
33,4	38,75	30,5
47,5	44,55	46,5
52,4	48,55	52,8
56,3	51,85	57,8

2. По экспериментальным данным построите изотермы адсорбции сернистого ангидрида на силикагеле при различных температурах. Для этого:

1. Выделите значения р и А при температуре Т=303 К

33,4

47,5

52,4

56,3

и нажмите пиктограмму . В открывшемся окне выберете тип «Точечная» и нажмите кнопку «Далее». В открывшемся окне перейдите на закладку «Ряд» и в строке «Значения Х» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям давлений при Т=303К, в строке «Значения Y» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям адсорбции при Т=303К, в строке «Имя» введите Т=303К. Аналогично введите экспериментальные данные при других температурах, для этого: в поле «Ряд» нажмите «Добавить». В строке «Значения Х» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям давлений при Т=313К, в строке «Значения Y» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям адсорбции при Т=313К, в строке «Имя» введите Т=313К. Продолжите аналогичные действия для Т=330К, нажмите кнопку «Далее». В появившемся окне в закладке «Заголовки» введите соответствующие параметры диаграммы:

«Название диаграммы» – Изотермы адсорбции;

«Ось Х (категорий)» – р, мм.рт.ст.;

«Ось Y (категорий)» – А, см 3 /г; нажмите кнопки «Далее» и «Готово».

Поместите построенную диаграмму на имеющемся листе. Оформление диаграммы может быть совершенно произвольным. Вы можете добавить или убрать «Легенду», добавить или убрать «Линий сетки», добавить или убрать «Рамку», менять цвет и шрифт полей, маркеров, линий, подписей и т.д.

3. Для дальнейших расчетов введите в ячейки программы необходимые данные:

Давление насыщенного пара (р_S) сернистого ангидрида при

Т, К
p_s, мм рт.ст.	116,2	349,6	471,2

Молярная масса SO₂, г/моль

Плотность жидкого SO₂, г/см 3

1,4619

б) Расчет количества моль SO₂, адсорбированного 1 г силикагеля.

Пересчитаем величину адсорбции в размерность моль/г, для этого рассчитаем количество моль SO₂, адсорбированного 1 г геля кремневой кислоты, например:

Для каждой температуры введите исходные данные значений А, см 3 /г, в следующем столбце пересчитайте эти значения на n, моль; для этого значение в столбце А=33,4 см 3 /г разделите на 22400 (поставьте курсор в первое поле значений n, нажмите «=», выделите поле значения А и разделите на 22400, нажмите «Enter». Выделите рассчитанное значение 0,00149, переведите курсор в нижний правый угол выделенной ячейки (внизу появится черный крестик), зафиксируйте мышку нажатием левой кнопки и, не отпуская ее, «растяните» формулу вниз на другие ячейки n, моль, произойдет автоматический расчет n, моль. Аналогичные действия выполните для остальных значений А при других температурах. Полученные значения округлите, используя пиктограмму «Уменьшить разрядность» .

Расчет количества моль SO₂, адсорбированного 1 г силикагеля
Т=303К	Т=313К	Т=330К
А, см 3 /г	n, моль	А, см 3 /г	n, моль	А, см 3 /г	n, моль
33,4	0,0015	38,75	0,0017	30,5	0,0014
47,5	0,0021	44,55	0,0020	46,5	0,0021
52,4	0,0023	48,55	0,0022	52,8	0,0024
56,3	0,0025	51,85	0,0023	57,8	0,0026

в) Расчет мольного объема сернистого ангидрида.

где 64 г/моль – молярная масса SO₂; 1,4619 г/см 3 – плотность жидкого SO₂.

Выделите ячейку для расчета мольного объема, нажмите «=», выделите ячейку со значением молярной массы, нажмите «/», выделите ячейку со значением плотности сернистого ангидрида, нажмите «Enter».

Расчет мольного объема сернистого ангидрида, см 3 /моль

43,78

г) Расчет адсорбционного объема.

Рассчитаем адсорбционный объем при Т=303 К для А = 33,4 см 3 /г = 1,49·10 -3 моль/г по уравнению (1):

Для расчета адсорбционного объема необходимо каждое значение адсорбции (n, моль) умножить на значение мольного объема, для этого создайте столбец V_адс. В ячейке для расчета нажмите «=», выделите поле значения n, моль и умножьте на поле на значения мольного объема, нажмите «Enter». Аналогичные действия выполните для остальных значений n, моль при других температурах. Полученные значения округлите, используя пиктограмму «Уменьшить разрядность» .

Расчет адсорбционного объема, см 3 /г
Т=303К	Т=313К	Т=330К
n, моль	V_адс, см 3 /г	n, моль	V_адс, см 3 /г	n, моль	V_адс, см 3 /г
0,0015	0,065	0,0017	0,076	0,0014	0,060
0,0021	0,093	0,0020	0,087	0,0021	0,091
0,0023	0,102	0,0022	0,095	0,0024	0,103
0,0025	0,110	0,0023	0,101	0,0026	0,113

д) Расчет адсорбционного потенциала.

Рассчитаем адсорбционный потенциал при Т = 303 К для р = 78 мм.рт.ст. по уравнению (2):

Для каждой температуры введите исходные значения давлений (р, мм рт.ст.) в следующем столбце проведите расчет адсорбционного потенциала, для этого:

В ячейке для расчета нажмите «=», введите 8,31*303*(ln выделите поле значения р_S при данной температуре, нажмите «/», выделите поле значений р, мм рт.ст.), нажмите «Enter». Аналогичные действия выполните для остальных значений ε при других температурах. Полученные значения округлите, используя пиктограмму «Уменьшить разрядность» .

Расчет адсорбционного потенциала, Дж/моль
Т=303К	Т=313К	Т=330К
р, мм.рт.ст.	ε	р, мм.рт.ст	ε	р, мм.рт.ст.	ε

е) Для построения характеристической кривой:

1. Выделите значения V_адс, см 3 /г при температуре Т=303 К

0,065

0,093

0,102

0,110

и нажмите пиктограмму . В открывшемся окне выберете тип «Точечная» и нажмите кнопку «Далее». В открывшемся окне перейдите на закладку «Ряд» и в строке «Значения Х» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям V_адс, при Т=303К, в строке «Значения Y» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям ε при Т=303К, в строке «Имя» введите Т=303К. Аналогично введите экспериментальные данные при других температурах, для этого: в поле «Ряд» нажмите «Добавить». В строке «Значения Х» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям V_адс, при Т=313К, в строке «Значения Y» введите диапазон ячеек, соответствующие значениям ε при Т=313К, в строке «Имя» введите Т=313К. Продолжите аналогичные действия для Т=330К, нажмите кнопку «Далее». В появившемся окне в закладке «Заголовки» введите соответствующие параметры диаграммы:

«Название диаграммы» – Характеристическая кривая;

«Ось Х (категорий)» – Адсорбционный объем, см 3 /г;

«Ось Y (категорий)» – Адсорбционный потенциал, Дж/моль, нажмите кнопки «Далее» и «Готово».

Из рисунка видно, что все рассчитанные при разных температурах точки, практически, легли на одну кривую, следовательно, характеристическая кривая действительно не зависит от температуры, индивидуальна и характерна для каждого адсорбента.

3. Рассчитайте минимальный и максимальный радиус пор при Т = 303 К по уравнению (4):

Для расчета введите в программу табличные данные зависимости поверхностного натяжения сернистого ангидрида от температуры (таблица 2, приложение 1):

Т, К
σ·10 3 , Дж/моль	28,5	22,75	13,1	9,25

Поставьте курсор в ячейку для расчета минимального радиуса пор, нажмите «=», введите (2*выделите ячейку со значением поверхностного натяжения при Т=303К, нажмите *0,001, выделите ячейку со значением мольного объема, нажмите *0,000001)/, выделите ячейку с максимальным значением адсорбционного потенциала при Т=303К, нажмите «Enter».

Поставьте курсор в ячейку для расчета максимального радиуса пор, нажмите «=», введите (2*выделите ячейку со значением поверхностного натяжения при Т=303К, нажмите *0,001, выделите ячейку со значением мольного объема, нажмите *0,000001)/, выделите ячейку с минимальным значением адсорбционного потенциала при Т=303К, нажмите «Enter». Полученные значения округлите, используя пиктограмму «Уменьшить разрядность» .

Аналогичные действия выполните при других температурах.

Сохраните файл, нажав на пиктограмму . Назовите свой файл, используя «Сохранить как».

Расчетная часть

Цель работы:

1. Теоретически изучить процесс адсорбции на пористых сорбентах, используя потенциальную теорию Поляни.

2. Построить изотерму адсорбции сернистого ангидрида на силикагеле при различных температурах, рассчитать и построить характеристическую кривую, определить минимальный и максимальный радиус пор адсорбента.

Используемое оборудование:

1. Калькулятор, карандаш, линейка, миллиметровая бумага.

2. Компьютер с программным обеспечением Microsoft Office Excel.

3 Построение изотермы адсорбции

Построение изотермы адсорбции. Работа адорбции

Для процессов адсорбции Гиббс вывел уравнение адсорбции:

Уравнение связывает поверхностное натяжение s, количество адсорбированного вещества Г и концентрацию. Величину G= –(ds/dC) принято называть поверхностной активностью вещества. Тогда

Это уравнение позволяет по экспериментальной кривой изотермы поверхностного натяжения построить изотерму адсорбции, для чего в нескольких точках изотермы поверхностного натяжения проводят касательные и определяют tg угла наклона по отношению к оси абсцисс (С). Величина тангенса угла наклона соответствует величине –(ds/dC) в данной точке, т.е. поверхностной активности. А отрезок Z (в единицах поверхностного натяжения, эрг/см 2 ; дин/см 2 ; Дж/см 2 ) на оси ординат будет соответствовать произведению –С(ds/dC)=Z. Тогда

Таким образом, каждой точке на кривой поверхностного натяжения соответствует точка кривой изотеры адсорбции.

1. Постройте три изотермы адсорбции.

2. Рассчитайте константы уравнения Лэнгмюра и удельную поверхность адсорбента ( ).

3. Рассчитайте интегральную теплоту адсорбции.

Решение:

1. По экспериментальным данным строим три изотермы адсорбции бензола на графитированной саже:

Рис.5. Изотермы адсорбции:

1 – Т=293К; 2 – Т=303 К; 3 – Т=313 К.

2. Для построения изотермы Лэнгмюра в линейных координатах рассчитаем значения р/А для каждого значения р для трех температур. Рассчитанные данные занесем в таблицу:

По рассчитанным данным построим изотермы Лэнгмюра в линейных координатах при трех температурах:

Рис. 6. Изотермы адсорбции в линейных координатах:

1 – Т=293 К; 2 – Т=303 К; 3 – Т=313 К.

3. Графически рассчитываем константы уравнения Лэнгмюра, полученные данные заносим в таблицу:

Результаты расчета занесем в таблицу:

Из таблицы следует, что величина предельной адсорбции ( ) постоянна при разных температурах и зависит только от природы адсорбента и адсорбата. Константа адсорбционного равновесия К уменьшается с увеличением температуры.

4. Рассчитаем удельную поверхность адсорбента по уравнению (6):

5. Для расчета интегральной теплоты адсорбции построим график зависимости , предварительно составив таблицу:

Рис.7. Линейная зависимость ln К от обратной температуры.

Рассчитаем тангенс угла наклона прямой и интегральную теплоту адсорбции по уравнению (9):

Таким образом, процесс адсорбции бензола на графитированной термической саже идет с выделением тепла (экзотермический процесс).

6. Для построения трех изостер адсорбции при А=0,005 моль/кг; А=0,010 моль/кг; А=0,015 моль/кг проведем к изотермам адсорбции (рис.5) три линии, параллельные оси абсцисс. Составим таблицу зависимости давления от температуры при постоянной величине адсорбции:

Рис. 8. Изотермы адсорбции:

1 – Т=293К; 2 – Т=303 К; 3 – Т=313 К.

Построим три изостеры адсорбции для А=0,005 моль/кг; А=0,010 моль/кг и А=0,015 моль/кг.

Рис. 9. Изостеры адсорбции:

1 – А=0,015 моль/кг; 2 – А=0,010 моль/кг и 3 – А=0,005 моль/кг.

7. Для расчета изостерической дифференциальной теплоты адсорбции построим график в координатах для различных значений адсорбции. Предварительно составив таблицу:

Рис.10. Линейная зависимость ln р от обратной температуры:

1 - А=0,015 моль/кг; 2 - А=0,010 моль/кг; 3 - А=0,005 моль/кг.

Рассчитаем тангенсы углов наклона полученных прямых и дифференциальные теплоты адсорбции для А=0,005 моль/кг; А=0,010 моль/кг и А=0,015 моль/кг по уравнению (11):

Из полученных результатов следует, что изостерическая теплота адсорбции слабо зависит от степени заполнения поверхности. Это свидетельствует о том, что поверхность адсорбента (графитированной сажи) достаточно однородна. Рассчитанные значения q_A свидетельствуют о том, что адсорбция бензола на графитированной термической саже обусловлена, в основном, физическими силами.

Лабораторная работа «Адсорбция сульфосалициловой кислоты на активированном угле»

Цель работы — используя экспериментальные данные, построить «изотерму» адсорбции сульфосалициловой кислоты на активированном угле и выяснить применимость уравнений Лэнгмюра или Фрейндлиха для описания процесса.

Порядок выполнения работы

В этой работе равновесную концентрацию кислоты после адсорбции определяют методом кондуктометрического титрования.

При этом используют компьютер с измерительным блоком, датчик электропроводности, датчик объема жидкого реагента.

Для выполнения работы необходимо следующее.

1. Собрать установку для кондуктометрического титрования в соответствии с рис. 5 (1 — штатив; 2 — стакан; 3 — магнитная мешалка; 4 — датчик объема жидкого реагента; 5 — шприц; 6 — датчик электропроводности). К первому разъему измерительного блока подключить датчик электропроводности, ко второму — датчик объема жидкого реагента. Датчик электропроводности установить

Рис. 5 на диапазон измерений 0…1 мОм/см.

2. Построить калибровочную кривую, которая представляет собой зависимость электропроводности раствора от концентрации сульфосалициловой кислоты.

Для проведения эксперимента нужно:

а) присоединить к датчику объема жидкого реагента шприц (10 мл), заполненный 0,1 М раствором кислоты (поршень шприца должен войти до упора в толкатель датчика так, чтобы на кончике иглы шприца появилась капля раствора);

б) в стакан на 100 мл налить 80 мл дистиллированной воды и включить магнитную мешалку;

в) в меню программы «L — Химия — Практикум» выбрать сценарий «Титрование» с контролем одного параметра → «Кондуктометрическое» с диапазоном (0 — 1) → «Автоматическое определение объема титранта» → «Настройка оборудования»: V = 10 мл, l = 49 мм;

г) нажать на экране кнопку «Пуск» и включить процесс измерения, затем — кнопку «Выбор». Таким образом вводится результат измерения электропроводности дистиллированной воды;

д) вращая рукоятку датчика объема, постепенно добавлять в стакан по 0,1…0,2 мл кислоты. При добавлении каждой порции кислоты необходимо подождать 2…3 мин до стабилизации показаний электропроводности, после чего нажать на экране кнопку «Выбор» и ввести значение электропроводности при данном объеме. Кислоту добавлять до тех пор, пока ее электропроводность не достигнет значения 1 мОм/см;

е) остановить измерения, нажав на экране кнопку «Архив».

3. После проведения опыта построить калибровочный график и приблизить его к функции вида

где С — концентрация кислоты; κ — электропроводность; А и B — параметры калибровочной зависимости (см. ниже раздел «Обработка результатов»).

Для построения калибровочного графика необходимо:

а) открыть файл с зависимостью электропроводности от концентрации кислоты (в нем в первом столбце ввести объем добавленного раствора кислоты, во втором — значение электропроводности при данном объеме);

б) скорректировать значение электропроводности в каждой точке, учитывая фон, т. е. для каждой точки вычесть значение электропроводности дистиллированной воды (значение электропроводности в первой точке);

в) для всех точек рассчитать концентрацию кислоты в растворе по формуле

где С 0к = 0,1 М ― концентрация кислоты, которую добавляют в воду; V к — объем добавленной кислоты; V 0 = 80 мл (объем воды в стакане);

г) построить зависимость концентрации кислоты С к от скорректированной электропроводности и аналитически приблизить ее к функции вида

где А и B — параметры калибровочной кривой.

д) подобрать параметры А и B, преобразовав уравнение в линейную форму:

lg C к = lg A + Blg κ .

Определив значения А и В из полученной прямой методом подбора, по значению электропроводности рассчитать концентрацию кислоты С к . Найденные значения нанести на график рядом с экспериментальными точками и провести кривую. Если расчетная кривая заметно отклоняется от экспериментальной, уточнить значения параметров А и В. Перебирая А и В, добиться того, чтобы сумма квадратов отклонений была минимальной.

4. Провести опыт по адсорбции сульфосалициловой кислоты. Для этого необходимо:

а) в стакан на 100 мл налить 80 мл дистиллированной воды (перед экспериментом стакан и щуп нужно ополоснуть дистиллированной водой и тщательно протереть фильтровальной бумагой); б) заполнить шприц 0,1 М раствором сульфосалициловой ки-

слоты и присоединить его к датчику объема жидкого реагента; в) в стакан с водой положить одну таблетку активированного

угля, включить магнитную мешалку и размешать уголь до измель-

чения. Затем опустить датчик электропроводности и, нажав на экране кнопку «Пуск», включить процесс измерения. После того как значения стабилизируются, нажать на экране кнопку «Выбор» и ввести значение электропроводности;

г) вращая рукоятку датчика объема, добавлять в стакан по 0,1…0,2 мл кислоты и фиксировать кнопкой «Выбор» стабильные значения электропроводности. Измерения продолжать до тех пор, пока электропроводность не достигнет значения 1 мОм/см;

д) остановить измерения, нажав на экране кнопку «Стоп», и сохранить их, нажав кнопку «Архив».

5. По калибровочной кривой с подобранными значениями параметров А и В рассчитать равновесную концентрацию кислоты в

растворе после адсорбции ( C к р ).

6. Вычислить количество адсорбированной кислоты α на единицу массы адсорбента:

α = С α (V 0 +V к ) , m

где C α — разность аналитической ( C к ) и равновесной ( C к р ) концентраций кислоты.

7. Построить изотерму адсорбции в координатах α =ƒ( C к р ). Для построения изотермы адсорбции открыть файл, получен-

ный при добавлении кислоты. В нем три столбца: в первом нужно ввести объем добавленного раствора кислоты, во втором — значение электропроводности раствора при данном объеме добавленной кислоты, в третьем — время от начала эксперимента (данные третьего столбца носят информативный характер и не используются при обработке).

8. Вычислить значение C к р / α. Построить график зависимости

C к р / α = ƒ( C к р ) и определить константы уравнения Лэнгмюра α 0 и К (см. «Теоретическую часть»). Сделать вывод о применимости уравнения Лэнгмюра для описания процесса.

9. Построить график зависимости lg α = ƒ(lg C к р ) и определить константы уравнения Фрейндлиха К и n. Определить, какое из двух уравнений, Лэнгмюра или Фрейндлиха, лучше описывает процесс?

После проведения эксперимента данные нужно записать в текстовый документ.

Для перевода данных в Excel требуется поменять все точки в десятичных дробях на запятые. Затем скопировать значения из текстового файла с данными первого эксперимента в файл «Адсорбция сульфосалициловой кислоты углем_шаблон_студентам», выделить их и щелкнуть правой кнопкой мыши. В выпадающем меню выбрать команду «Копировать». Включить программу Excel. Открыть файл «Адсорбция сульфосалициловой кислоты углем_шаблон_студентам», нажав на главной панели кнопку «Файл».

В выпадающем меню выбрать команду «Открыть». Найти данный файл. Во второй таблице найти графу «Начальный объем». Щелкнуть правой кнопкой мыши на первой ячейке этой графы и в выпадающем меню выбрать команду «Вставить». Графы «Начальный объем» и «Электропроводность» заполнить начальными данными. В первую таблицу, находящуюся в левом верхнем углу экрана, записать концентрацию кислоты и объем жидкости, налитой в мерный стакан. Чтобы скорректировать начальные данные, нужно вычесть из начальных значений электропроводности и объема фоновые значения, приняв за фон результаты второго измерения. В программе Excel для выполнения операций над числовыми значениями, записанными в некоторых ячейках, и записи результата в другую ячейку используются формулы, связывающие эти ячейки. (Каждая ячейка имеет свой номер, состоящий из буквенного и численного обозначения, например: L9.) Для этого следует нажать на первую ячейку третьей графы (если не считать графу с номером измерения) и ввести формулу: =B9-$B$9.

Для самостоятельного написания формул нужно знать следующее:

а) сначала ОБЯЗАТЕЛЬНО ставится знак равенства: =; б) для выполнения операций над числовыми значениями нуж-

но оперировать номерами ячеек, в которых они находятся; в) для удобства, чтобы не вводить заново формулу в каждой

строке одной графы, нужно навести мышью на правый нижний угол первой ячейки, в которой уже введена формула (курсор примет вид черного крестика), и, зажав левую кнопку мыши, протя-

нуть столбец вниз до последней строки. При этом в формулах в ячейках столбца, следующих за первой, номера будут увеличиваться на единицу. Чтобы зафиксировать номер какой-либо ячейки, в формуле перед буквенным, а также перед численным её обозначением нужно ввести знак $.

Для примера напишем формулу в первой и второй ячейках третьей графы «Начальный объем, учитывая фон»: =B9-$B$9, =B10-$B$9.

Описанным выше способом вводят формулы в третий и четвертый столбцы, как уже отмечалось, вычитая из каждой ячейки фоновые значения.

Для нахождения концентрации кислоты С к нужно ввести формулы для пересчета в ячейки соответствующей графы, пользуясб фломулой

C к = С 0к V к 1000.

Затем в последних двух столбцах следует пересчитать значения десятичных логарифмов электропроводности (К) и концентрации (С к ). (Функция десятичного логарифма в Excel — LOG(Значение), степень — основание степени^показатель.)

В третьей таблице, находящейся под первой, ведется расчет коэффициентов А и В калибровочной кривой.

Для нахождения lgA нужно использовать функцию «ОТРЕЗОК (\диапазон y\;\диапазон x\)». Ее вводят в соответствующей ячейке как формулу, в скобках указывая диапазоны ячеек lgС к и lgК. Далее нужно рассчитать коэффициент A. Для нахождения параметра В используют функцию «НАКЛОН (\диапазон y\;\диапазон x\)». Ее вводят в соответствующей ячейке как формулу, в скобках указывая диапазоны ячеек lgС к и lgК (НАКЛОН (A1:A6;B1:B6;)).

Калибровочный график строят по данным, занесенным во вторую и третью таблицы.

Для построения калибровочного графика самостоятельно нужно выполнить определенную последовательность действий:

а) на панели инструментов выбрать команду «Мастер диаграмм»; б) в диалоговом окне (шаг 1) выбрать тип диаграммы — «Точечная», далее выбрать вид диаграммы — последний в первом

столбце — и нажать «Далее»;

в) в диалоговом окне (шаг 2) выбрать вкладку «Ряд». Найти в конце строки «Значения х» знак с красной стрелкой и после нажатия на нее выбрать диапазон ячеек, значения которых соответствуют значениям х (в данном случае это ячейки электропроводности), найти в конце строки «Значения y» знак с красной стрелкой и после нажатия на нее выбрать диапазон ячеек, значения которых соответствуют значениям y (в данном случае это ячейки концентрации).

В четвертую таблицу, находящуюся справа, в первые два столбца следует занести данные, полученные во втором эксперименте, т. е. значения объема и электропроводности.

В третьем столбце нужно вычислить скорректированную с учетом фона электропроводность (фоном считается первое измерение).

В четвертом столбце вычислить аналитическую концентрацию

кислоты (С к ), пользуясь формулой C к

и не забыв умно-

жить это выражение на 1000 (С 0к и V 0 — исходные данные, занесенные в первую таблицу). В следующем столбце рассчитываются значения равновесной концентрации кислоты на основании значений электропроводности с подобранными коэффициентами А и В

по формуле C к р = Аκ В , где κ — электропроводность.

В следующем столбце следует рассчитать концентрацию адсорбированной кислоты (С α ) как разность аналитической (С к ) и равновесной (C к р ) концентраций кислот. В последнем столбце вычисля-

ется количество адсорбированной кислоты α на единицу массы сорбента по формуле

α = C α (V 0 +V к ) . m

В следующих столбцах нужно рассчитать отношение C к р /α, а также логарифмы α и C к р .

При оформлении работы требуется построить графики: 1) α =ƒ( C к р ) — «изотермы» адсорбции; 2) C к р / α = ƒ( C к р ); 3) lgα = = ƒ( C к р ), а также определить константы уравнения Лэнгмюра α 0 и К и константы уравнения Фрейндлиха К 1 и n.

Читайте также: