XÁC ĐỊNH hệ số hấp PHỤ của THAN HOẠT TÍNH đối với CROM

BÀI 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 K
2
Cr
2
O
7
- 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:
+ 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:
Cr
2
O
7
2-
+ 14H
+
+ 6Fe
2+
→ 2Cr
3+
+ 6Fe

3+
+ 7H
2
O
Cân bằng điện tử:
Cr
2
+6
O
7
+ 6e → 2Cr
+3
Fe
+2
- 1e → Fe
+3
Đương lượng của Cr
+6
:
Đ
Cr
+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
Mẫu Trắng 1 2 3 4 5
Khối lượng than (g) 0 1 1.5 2 2.5 3

Thể tíchK
2
Cr
2
O
7
(ml) 20 20 20 20 20 20
Thể tích muối Morh (ml) 25 19.5 16.8 13.7 10.3 7.2
Xác định nồng độ thực của dung dịch K
2
Cr
2
O
7
:
Gọi N
0
và V
0
lần lượt là nồng độ và thể tích dung dịch K
2
Cr
2
O
7
thực tế của mẫu trắng
(ban đầu).
N
Morh
và V

Morh
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 K
2
Cr
2
O
7
còn dư sau quá trình hấp
phụ.
Sử dụng muối Morh có nồng độ đương lượng là 0.2N
Dựa 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 K
2
Cr
2
O
7
trong mẫu trắng là:
N
0
= ( N
Morh *
V
Morh
) / V
0
= (0.2 * 25 ) / 20
= 0.25 (N)

Xác định lượng Cr
6+
đã bị hấp phụ:
Giả sử: m
0
là lượng Cr
6+
có ban đầu (lượng Cr
6+
có trong mẫu trắng - mg)
x là lượng Cr
6+
bị than hoạt tính hấp phụ (mg)
p là lượng Cr
6+
còn dư lại sau khi bị hấp phụ (mg)
Lượng Cr
6+
đã bị hấp phụ là: x = m
0
–m (mg)
Tính m
0
: Lượng Cr
6+
ban đầu có trong 20ml dung dịch K
2
Cr
2
O

7
(0.25N) là:
m
0
= Đ*N
0
*V
0
= *0.25*20
= 43.33 (mg)
Tính m: Lượng Cr
6+
còn dư lại sau khi bị hấp phụ (1,2,3,4,5)
Theo bảng 1 ta có:
43.33 (mg) Cr
6+
trong 20ml dung dịch K
2
Cr
2
O
7
→ 25(ml ) muối Morh 0.2N
P(mg) Cr
6+
trong 20ml dung dịch K
2
Cr
2
O

7
← V
Morh
(ml) muối Morh
*43.33
Tính x: Lượng Cr
6+
đã bị hấp phụ trong các mẫu (1,2,3,4,5)
x = m
0
– p (mg)
Mẫu 1: V
Morh
=19.5 (ml)
* 43.33 = 33.80 (mg)
x = 43.33- 33.80= 9.53 (mg)
Mẫu 2: V
Morh
=16.8(ml)
* 43.33 = 29.12 (mg)
x = 43.33 - 29.12 = 14.21 (mg)
Mẫu 3: V
Morh
= 13.7 (ml)
* 43.33 = 23.74(mg)
x = 43.33 – 23.74 = 19.59(mg)
Mẫu 4: V
Morh
= 10.3 (ml)
* 43.33 = 17.85(mg)

x = 43.33 – 17.85= 25.47(mg)
Mẫu 5: V
Morh
=7.2 (ml)
*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 Cr
6+
0.25N → 25ml ) muối Morh 0.2N
20ml dung dịch K
2
Cr
2
O
7
y N ← V
Morh
(ml) muối Morh
→ * 0.25(N)
Mẫu 1 : * 0.25 = 0.195 N
Nồng độ cân bằng của Cr
+6
trong dung dịch là:
C = N
Cr
+6
* Đ =0.195 *( 52/6) = 1.690 (mg/l)

Mẫu 2: * 0.25 = 0.168N
Nồng độ cân bằng của Cr
+6
trong dung dịch là:
C = N
Cr
+6
* Đ =0.168 *( 52/6) = 1.456 (mg/l)
Mẫu 3: * 0.25 = 0.137 N
Nồng độ cân bằng của Cr
+6
trong dung dịch là:
C = N
Cr
+6
* Đ =0.137 *( 52/6) = 1.187(mg/l)
Mẫu 4: * 0.25 = 0.103 N
Nồng độ cân bằng của Cr
+6
trong dung dịch là:
C = N
Cr
+6
* Đ = 0.103*( 52/6) = 0.892(mg/l)
Mẫu 5: * 0.25 = 0.072N
Nồng độ cân bằng của Cr
+6
trong dung dịch là:
C = N
Cr

+6
* Đ =0.072 *( 52/6) = 0.624(mg/l)
3. Vẽ đồ thị
Phương trình đẳng nhiệt Langmuir:
Hay
Đặt y = ; x = ; A = ( độ dốc ); B =
Ta có phương trình : y =Ax + B
Bảng 2: Bảng số liệu tính toán
Mẫu m(mg) x(mg) C(mg/l) 1/C
1/x/m(g/mg
)
1 1000 9,53 1,64 0,610 104,932
2 1500 14,21 1,456 0,687 105,559
3 2000 19,56 1,187 0,842 102,249
4 2500 25,47 0,892 1,121 98,155
5 3000 30,85 0,624 1,603 97,245
Vẽ phương trình tương quan giữa y và x:
Dựa vào đồ thị ta thấy :
= 110.14=>dung tích hấp phụ tối đa của than hoạt tính là:b=0.0091
= -8,75 => a= -12.55
Phương trình đẳng nhiệt Freundlich
Hay: log = log C + logK
Bảng 3: Bảng số liệu tính toán:
Vẽ
đồ
thị
tương quan giữa log và logC với độ nghiêng là , khoảng chặn là logK
Từ đồ thị trên ta thấy: 1/n = -0,0922 nên n = -10.845 . Khoảng chặn = logK = log0.9969
nên K = 0.9969
Mẫu m(g) x(mg)

x/m(mg/g
) log(x/m) C(mg/l) log(C)
1 1 9,530 9,530 0,979 1,64 0,215
2 1,5 14,210 9,473 0,977 1,456 0,163
3 2 19,560 9,780 0,990 1,187 0,074
4 2,5 25,470 10,188 1,008 0,892 -0,050
5 3 30,850 10,283 1,012 0,624 -0,205