Курсовая работа: Физико-химические основы адсорбционной очистки воды от органических веществ
Решение:
1. Построим по исходным
данным график  и проведем его
линейную аппроксимацию:
Линейная форма уравнения
Лэнгмюра имеет вид:
 (2)
где  – удельная адсорбция,
ммоль/г;
 – предельная адсорбция, ммоль/г
 – равновесная концентрация
адсорбата, ммоль/л;
 – адсорбционная константа.
Найдем константы
уравнения Лэнгмюра:
Апр = 2,554
мммоль/г
k = 0,4292
2. Для определения констант
Фрейндлиха построим график функции 
Из полученного уравнения
найдем константы уравнения Фрейндлиха, имеющего вид:
где  и  – константы.
К = 1,3618
1/n = 0,1489
3. Найдем значения удельной
адсорбции по выведенному уравнению Фрейндлиха Аф (ммоль/г) и
построим сводную таблицу:
4. Построим зависимости
удельной адсорбции от равновесной концентрации сорбируемого компонента,
построенные по выведенному уравнению Фрейндлиха и по экспериментальным данным:
Сопоставив диаграмму,
построенную по экспериментальным точкам с графиком, построенным по уравнению
Фрейндлиха, можно сказать, что данное уравнении адсорбции фенола на активном
угле КАД применимо для концентраций С = 8 ÷ 24 ммоль/л.
ЗАДАЧА 2
Адсорбция фенола на
активном угле в области равновесных концентраций 0,1 – 1 ммоль/л описывается
уравнением Фрейндлиха  . Используя эту
информацию, определите константы в уравнении Лэнгмюра и постройте изотерму
адсорбции для всей области равновесных концентраций
Решение:
1. Найдем значения  и  , используя заданное
уравнение Фрейндлиха:
2. Определим константы в
уравнении Лэнгмюра. Для этого построим по найденным значения точечный график  и проведем его линейную
аппроксимацию:
Найдено уравнение,
характеризующее данную линию тренда:
Уравнение Лэнгмюра,
преобразованное в линейную форму имеет вид:
где  – удельная адсорбция,
ммоль/г;
 – предельная адсорбция, ммоль/г;
 – равновесная концентрация адсорбата,
ммоль/л;
 – адсорбционная константа.
Исходя из полученного
уравнения определяем константы Лэнгмюра:
3. Построим график
уравнения адсорбции для всей области равновесных концентраций  :
ЗАДАЧА 3
Изотерма адсорбции
бензойной кислоты на активном угле БАУ при 25°С описывается уравнением Лэнгмюра
 . Рассчитать массу
активного угля, обеспечивающего очистку 0,25м3 раствора от бензойной
кислоты до ее остаточной концентрации 0,01 ммоль/л, если исходная концентрация
бензойной кислоты составляет 0,25 ммоль/л. Какова остаточная концентрация (мг/л)
бензойной кислоты в растворе после его адсорбционной очистки?
Решение:
1. Найдем значение
адсорбции, соответствующее необходимому значению остаточной концентрации
бензойной кислоты в растворе:
2. Найдем массу
необходимого адсорбента:
3. Найдем остаточную
концентрацию бензойной кислоты (мг/л):
ЗАДАЧА 4
Адсорбция
нитробензола и анилина на древесном угле описывается уравнениями Фрейндлиха
соответственно  и  . Используя эту информацию,
определите, как изменится величина адсорбции ЗВ, если весь нитробензол будет
восстановлен до анилина.
Решение:
Уравнение
Фрейндлиха имеет вид:
График
зависимости имеет степенной вид. И значения адсорбции А тем больше, чем
больше К. Следовательно, величина адсорбции анилина будет меньше, чем
нитробензола. Таким образом, если весь нитробензол будет восстановлен до
анилина, что величина адсорбции уменьшится.
Чтобы
представить это наглядно, возьмем область равновесных концентраций в пределах
0,1 – 1,0 ммоль/л и построим изотермы адсорбции:
ЗАДАЧА
5
Используя
справочные данные, расположите в ряд по мере уменьшения сорбционной способности
на активных углях следующие соединения: а) хлорбензол, толуол, анилин,
бензойная кислота, фенол, нитробензол; б) метанол, этанол, изопропанол,
н-пропанол, н-бутанол; в) н-пентан, н-гексан, н-гептан, н-октан, н-декан.
Решение:
Так
как  , то чем меньше значение  , тем лучше сорбируется
вещество.
а)
хлорбензол С6Н5Cl 
толуол C6H5CH3
анилин
C6H5NH2 
бензойная
кислота C6H5COOH 
фенол
C6H5OH 
нитробензол
C6H5NO2 
Ответ:
фенол, толуол, анилин, хлорбензол, бензойная кислота, нитробензол.
б) метанол
СН3ОН 
этанол
СН3-СН2-ОН 
изопропанол
СН3-СН(СН3)-СН2ОН 
н-пропанол
СН3-СН2-СН2-ОН 
н-бутанол
СН3-СН2-СН2-СН2ОН 
Ответ:
метанол, этанол, н-пропанол, н-бутанол, изопропанол.
в)
н-пентан С5Н12 
н-гексан
С6Н14 
н-гептан
С7Н16 
н-октан
С8Н18 
н-декан
С10Н22 
Ответ:
н-пентан, н-гексан, н-гептан, н-октан, н-декан.
ЗАДАЧА 6
Активная поверхность
активированного древесного угля достигает 1000 м2 на 1 г угля. Рассчитать, сколько мг фосгена (СОCl2) поглотится поверхностью 10 м2 угля, если 1 г угля адсорбирует 440 см3 газа (н. у.)?
Решение:
1. По условию 1 г угля = 1000 м 2.
Составим пропорцию:
1000 м2 АУ– 440 см3 фосгена
10 м2 – х см3
 - объем фосгена, поглощенный 10 м2 угля.
2. Найдем число молей
фосгена в полученном объеме:
Найдем массу фосгена,
адсорбированного древесным углем:
ЗАДАЧА 7
1 г Силикагеля имеет активную
поверхность, равную 465 м2. Рассчитать, сколько молекул брома поглощается
1 см2 поверхности адсорбента при адсорбции на 10 г силикагеля 5 мг Br2?
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 |
