固体在溶液中的吸附

综合化学实验安徽师范大学2007年度校级精品课程

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固体在溶液中的吸附

一目的要求

1．掌握测量固体在溶液中吸附作用的方法和技能。

2．推算活性碳的吸附量及比表面积。

二实验原理

吸附能力的大小常用吸附量Г表示（有时也用q）。吸附量Г指每克吸附剂

吸附溶质的物质的量。弗罗因德利希（Freundlich）从吸附量和平衡浓度的关系

曲线得出经验方程：

1

j

n

kc

m

Γ= = g （1）

式中，n 表示吸附溶质的物质的量（mol）；m 表示吸附剂的质量（g）；c 表示吸附平衡时溶液的浓度（mol/L）；k,j 表示经验常数，由温度、溶剂、吸附质与吸

附剂的性质决定。将式（1）取对数得：

1

lg lg c lg k

j

Γ= + （2）

以lgΓ对lgc作图可得一直线，由直线的斜率和截距可求得j 和k。

实验表明在一定浓度范围内，活性炭对有机酸的吸附符合朗格缪尔(Langmuir)吸附方程：

KC Γ

1KC ∞Γ=

+

(3)

式中，Г表示吸附量，通常指单位质量吸附剂上吸附溶质的摩尔数；Г∞表示饱和吸附量；C表示吸附平衡时溶液的浓度；K为常数。将(3)式整理可得如下形式：

C1 1

C

ΓK Γ∞∞

=+

Γ

(4)

作C/Г-C图，得一直线，由此直线的斜率和截距可求Г∞和常数K。

如果用醋酸作吸附质测定活性炭的比表面时，按照Langmuir 单分子层吸附

模型，假定吸附质分子在吸附剂表面上是直立的，利用活性炭在醋酸溶液中吸附

作用可测定活性炭的比表面积（S0）。可按下式计算：

S0＝Г∞×6.023×1023

×2.43×10-19

(4)

式中，S0 为比表面(m2

·kg-1

)；Г∞为饱和吸附量(mol·kg-1

)；6.023×1023

为阿佛加德

罗常数；2.43×10-19

为每个醋酸分子所占据的面积(m2

)。

式(3)中的吸附量Г可按下式计算

()

V

m

C C Γ

−

= 0 (5)

式中，C0 为起始浓度；C 为平衡浓度；V 为溶液的总体积(dm3

)；m 为加入溶液

中吸附剂质量(g)。

三仪器药品

带塞锥形瓶(250mL，5 只)；锥形瓶(150mL，1只)；碱式滴定管1支；移液综合化学实验安徽师范大学2007年度校级精品课程

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管若干只；THZ-82A 恒温振荡器1台。

活性炭；HAC(0.4mol·dm-3

)；NaOH (0.200mol·dm-3

)；酚酞指示剂。

四实验步骤

1. 取5个洗净干燥的带塞锥形瓶，分别放入约1g(准确到0.001g)的活性炭，

并将5个锥形瓶标明号数，用滴定管分别按下列数量加入蒸馏水与醋酸溶液。

瓶号1 2 3 4 5

V醋酸溶液/mL 50.00 30.00 1500 10.00 5.00

V蒸馏水/mL 50.00 70.00 85.00 90.00 95.00

取样量/mL 10.00 20.00 20.00 40.00 40.00

2. 将各瓶溶液配好以后，用磨口瓶塞塞好，摇动锥形瓶，使活性炭均匀悬

浮于醋酸溶液中，然后将瓶放在振荡器中，振荡器温度设定在30°C, 盖好固定板，

振荡30min。

3. 振荡结束后，因使用的是颗粒活性炭，可直接从锥形瓶中取上清液分析。

因为吸附后HAC浓度不同，所取体积也不同。从1号瓶中取10.00mL，从2，3

号瓶中各取20.00mL 的醋酸溶液，4，5 号瓶中各取40.00mL 的醋酸溶液用标准NaOH溶液滴定，以酚酞为指示剂，每瓶滴二份，求出吸附平衡后醋酸的浓度。因为稀溶液较易达到平衡，而浓溶液不易达到平衡，因此滴定分析平衡浓度时，应从稀到浓依次分析。

5. 用移液管取10.00mL原始HAC溶液并标定其准确浓度。

五注意事项

1.溶液的浓度配制要准确，活性炭颗粒要均匀并干燥

2. 醋酸是一种有机弱酸，其离解常数Ka = 1.76×，可用标准碱溶液直接滴定，化学计量点时反应产物是NaAc，是一种强碱弱酸盐，其溶液pH在8.7左右，酚酞的颜色变化范围是8-10，滴定终点时溶液的pH正处于其内，因此采用酚酞做指示剂，而不用甲基橙和甲基红。直到加入半滴NaOH 标准溶液使试液呈现微

红色，并保持半分钟内不褪色即为终点。

3．变红的溶液在空气中放置后，因吸收了空气中的CO2，又变为无色。

4. 以标定的NaOH 标准溶液在保存时若吸收了空气中的CO2，以它测定醋酸的浓度，用酚酞做为指示剂，则测定结果会偏高。为使测定结果准确，应尽量避免长时间将NaOH溶液放置于空气中。

六数据处理

1. 计算各瓶中醋酸的起始浓度C0，平衡浓度C及吸附量Г(mol·g-1

)。

2. 吸附等温线的绘制：以吸附量Г对平衡浓度C作出曲线。

1

j

n

kc

m

Γ= = g

3．LgГ对lgc作直线，由斜率和截距求出j 和k。1

lg lg c lg k

j

Γ= +

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4．c/Г对c作直线：KC

KC Γ Γ

+

= ∞

1

，C

ΓK Γ Γ

C

∞∞

+ =

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