1. 일정한 온도에서 용질농도의 함수로 수용액과 활성탄 표면 사이에 유기산의 평형분배를 결정
2. 식초산수용액에서 초산이 활성탄에 흡착되어 초산수용액과 평형에 있을 때의 용액의 농도와 흡착된 초산의 양 사이에 평형관계가 성립
3. 수용액 상의 아세트산이 활성탄에 흡착될 때의 흡착 등온식을 결정
Absorption
흡착은 평형상태로 고려할 수 있으므로 계의 자유에너지를 최소로 하는 계면의 상태를 열역학적으로 구하여 Gibbs는 일반식을 구하였다. Gibbs의 흡착식은 계면자유에너지의 농도에 의한 변화와 흡착량의 관계로서 나타내며, 흡착은 계면장력과 밀접한 관계가 있다. 용액에서 고체에 의한 흡착평형을 고찰하는 경우에는 계면장력의 변화를 측정할 수 없으므로 계면에 있어서 흡착량과 액상 내부농도의 고체계에 의해 흡착을 나타낸다.
여기서 흡착제로 이용되는 활성탄은 적당한 처리를 하여 흡착성을 크게한 무정형탄소의 입자로서 표면에 여러 가지 크기의 구멍을 가지고 있으며 내부의 비표면적이 대단히 크다. 표면의 성질이 불균질이면 공기중의 산소 등 여러 가지 물질을 이미 흡착하고 있는 것으로 생각하지 않으면 안된다. 유기물의 정제, 물의순화, 가스의 흡착용 등 많은 실용적인 용도를 가지고 있지만, 흡착의 기구는 복잡하여 이론적으로 해석하는 것은 곤란하다.
복잡한 표면을 가진 고체에 용액의 흡착에 관해서는 흡착농도와 용액의 농도사이에는 다음의 Freundlich의 실험식이 성립한다.
log X = log a + 1/n log C
X : 흡착된 물질의 단위 질량당 mol수, C : 평형상태에 있는 용액의 농도, a와 n : 상수
1/n : 흡착지수, 유기물, 비전해질, 약전해질 : 0.3~0.5, 색소나 강전해질 : 0.05~0.3
온도가 매우 낮거나 높으면 Freundlich의 식으로 나타내기 어렵다
ü농도가 낮은 경우는 Henry형 흡착등온식이 성립하며 높은 경우는 포화흡착이 나타난다
요약하면 흡착은 다음과 같이 설명된다.
2개의 상(相)이 접할 때, 그 상을 구성하고 있는 성분 물질이 경계면에서 한쪽으로 농축되는 현상이다.
기체-액체, 기체-고체, 액체-고체, 액체-액체 등의 상 계면에서 기상 또는 액상 중에 물질이 상의 내부와 다른 농도에서 평형에 달하는 현상이다.
유체상의 어떤 성분들이 고체 흡착제(adsorbent)의 표면으로 전달되는 분리공정이다
대부분의 흡착은 주로 기공 벽 또는 입자 내부에 있는 특정 장소(흡착 자리)에서 일어난다
실험 방법
1) 1N HCl로 0.1N NaOH의 정확한 농도를 계산한다.
2) 0.1N NaOH의 정확한 농도가 계산이 되면 아세트산 용액 5.0㎖를 취해 농도를 측정한다.
3) 측정한 아세트 산을(0.5N) 이용해 1/2씩 희석하여 본래의 0.5N부터 0.25N, 0.12N, 0.076N, 0.051N, 0.025N까지 범위의 여섯 가지 농도를 100㎖씩 만든다
4) 활성탄을 약 1g씩 ㎎까지 정확하게 재어서 각 산 용액에 넣는다.
5) 플라스크 뚜껑을 닫고 가끔 저어주면서 평형에 도달하도록 한다. 서너 시간 또는 하룻밤 동안을 방치시키는 것이 더욱 좋지만 두 시간이면 충분하다
6) 평형에 도달한 후 각 용액의 일부분을 꺼내 표준 수산화나트륨으로 적정한다.
7) 용액을 여과해서 떠 있는 고체를 제거시킬 필요가 있다. 여과할 때는 처음 여과한 용액의 일부분은 버려 거름종이 위의 산의 손실을 막도록 조심스럽게 다루어야한다.
8) 모든 용액에 대하여 최소한 두 번은 적정해야하고 할 수 있으면 더 낮은 온도, 예를 들어 실온보다 15℃ 낮은 온도에서 한번 더 흡착 실험을 하여 흡착에 대한 온도의 영향을 알아보면 좋다.
[물리화학실험]Absorption of an Organic Acid Activated Carbon in Aqueous Medium 레포트
일정한 온도에서 용질농도의 함수로 수용액과 활성탄 표면 사이에 유기산의 평형분배를 결정 식초산수용액에서 초산이 활성탄에 흡착되어 초산수용액과 평형에 있을 때의 용액의 농도와 흡착된 초산의 양 사이에 평형관계가 성립 수용액 상의 아세트산이 활성탄에 흡착될 때의 흡착 등온식을 결정 Physical Chemistry Experiment Absorption 2개의 상(相)이 접할 때, 그 상을 구성하고 있는 성분 물질이 경계면에서 한쪽으로 농축되는 현상 기체-액
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