溶液吸附法测量固体物质的比表面积(详细参考)

实验五 溶液吸附法测固体比表面积一、实验目的:1.了解溶液吸附法测定固体比表面的优缺点。

2.掌握溶液吸附法测定固体比表面积的基本原理和测定方法。

3.用亚甲基蓝水溶液吸附法测定活性碳、硅藻土、碱性层析氧化铝比表面积。

二、实验原理：① Langmuir 吸附定律：在一定温度下以及一定的浓度范围内，大多数固体对次甲基蓝的吸附是单分子层吸附，与固体对气体的吸附很相似，可用Langmuir 单分子层吸附模型来处理。

Langmuir 吸附理论的基本假定是：a) 固体表面是均匀的；b) 吸附是单分子层吸附；c) 被吸附在固体表面上的分子相互之间无作用力；d) 吸附剂一旦被吸附质覆盖就不能被再吸附；e) 吸附平衡时，吸附和脱附建立动态平衡；f) 吸附平衡前，吸附速率与空白表面成正比，解吸速率与覆盖度成正比。

根据以上假定，推导出吸附方程：设固体表面的吸附位总数为N ，覆盖度为θ，溶液中吸附质的浓度为c ，根据上述假定，有?)c (kr= kN (1-为吸附速率常数) 吸附速率: 1 1吸? = rkN(k 为脱附速率常数)脱附速率: -1 -1脱?? N = N (1-k )c 当达到吸附平衡时: r= r 即 k -11 脱吸Kc :由此可得 (1)吸 θ? 1?Kc 吸式中K=k/k 称为吸附平衡常数，其值决定于吸附剂和吸附质的性质及温11-吸度，K 值越大，固体对吸附质吸附能力越强。

若以q表示浓度c 时的平衡吸附量，吸? =q/: q 以q 表示全部吸附位被占据时单分子层吸附量，即饱和吸附量，则?? q 代入式(1)得）（2 式中：K 为吸附作用的平衡常数，也称为吸附系数，与吸附质、吸附剂性质及温度有关，其值越大，则表示吸附能力越强；q 为平衡吸附量，1g 吸附剂达吸附平衡时，吸附的溶质的物质的量（mg/g ）；q 为饱和吸附量，1g 吸附剂的表面∞上盖满一层吸附质分子时所能吸附的最大量（mg/g ）；c 为达到吸附平衡时，溶 质在溶液本体中的平衡浓度。

实验四溶液吸附法测定固体比表面一、实验目的1、了解溶液吸附法测定固体比表面的原理和方法。

2、用溶液吸附法测定活性炭（硅藻土、碱性层析氧化铝）的比表面。

3、掌握分光光度计工作原理及操作方法。

二、实验原理1、朗伯-比尔定律（光吸收原理）根据光吸收定律，当入射光为一定波长的单色光时，某溶液的吸光度与溶液中有色物质的浓度及溶液层的厚度成正比：A = lg（l0/I） =abc式中：A :吸光度；Io:入射光强度；I:透射光强度；a：摩尔吸收系数，与吸收物质的性质及入射光的波长入有关；b：液层厚度；c：溶液浓度。

一般来说光的吸收定律可适用于任何波长的单色光，但同一种溶液在不同波长所测得的吸光度不同，如果把吸光度A对波长入作图可得到溶液的吸收曲线，为了提高测量的灵敏度，工作波长一般选在A值最大处。

亚甲基蓝溶液在可见区有二个吸收峰：445nm和665nm，但在445nm处活性炭吸附对吸收峰有很大的干扰，固本实验选用的工作波长为665nm。

2、亚甲基蓝结构及吸附特征亚甲基蓝具有以下矩形平面结构：阳离子大小为17.0 >7.6 >3.25 X0-3O m3o亚甲基蓝的吸附有三种取向：平面吸附投影面积为135X10-20m2，侧面吸附投影面积为75X10-20m2,端基吸附投影面积为39X0-20m2。

对于非石墨型的活性炭，亚甲基蓝是以端基吸附取向，吸附在活性炭表面。

3、朗格缪尔（Langmuir）单吸附理论朗格缪尔吸附理论的基本假设是：固体表面是均匀的，吸附时单分子层吸附，吸附剂一旦被吸附质覆盖就不能再吸附，在吸附平衡时，吸附和脱附建立动态平衡；吸附平衡前，吸附速率与空白表面积成正比，解吸速率与覆盖度成正比。

水溶性染料的吸附已经应用于测定固体表面积比表面，在所有的染料中亚甲基蓝具有最大的吸附倾向。

研究表明，在一定浓度范围内，大多数固体对亚甲基蓝的吸附是单分子层吸附，符合朗格缪尔吸附理论。

但当原始溶液的浓度过高时，会出现多分子层吸附，而如果平衡浓度过低，吸附又不能达到饱和，因此原始溶液的浓度以及平衡后的浓度应选择在适当的范围。

溶液吸附法测定固体⽐表⾯积溶液吸附法测定固体⽐表⾯积⼀、实验⽬的与要求1、⽤亚甲基蓝⽔溶液吸附法测定颗粒活性炭的⽐表⾯积2、了解朗格缪尔(Langmuir)单分⼦层吸附理论及溶液法测定⽐表⾯积的基本原理⼆、实验原理⽔溶性染料的吸附已经应⽤于测定固体表⾯积⽐表⾯，在所有的染料中亚甲基蓝具有最⼤的吸附倾向。

研究表明，在⼀定浓度范围内，⼤多数固体对亚甲基蓝的吸附是单分⼦层吸附，符合朗格缪尔吸附理论。

朗格缪尔吸附理论的基本假设是：固体表⾯是均匀的，吸附时单分⼦层吸附，吸附剂⼀旦被吸附质覆盖就不能再吸附，在吸附平衡时，吸附和脱附建⽴动态平衡；吸附平衡前，吸附速率与空⽩表⾯积成正⽐，解吸速率与覆盖度成正⽐。

吸附K 1解析K -1。

设固体表⾯积的吸附位总数为N ，覆盖度为Θ，溶液中吸附质的浓度为c ，根据上述假定，有吸附质分⼦（在溶液）吸附质分⼦（在固体表⾯）吸附速率1V K N C θ=吸（1-）解吸速率1V K N θ-=解当达到动态平衡时11K N C=K N θθ-（1-）由此可得111K C KCK C K KC Kθ-==++ K=K 1/K -1称为吸附平衡常数，其值决定于吸附剂和吸附质的本性及温度，K 值越⼤，固体对吸附质吸附能⼒越强。

若以Γ表⽰浓度c 时的平衡吸附量，以Γ0表⽰全部吸附位被占据的单分⼦层吸附量，即饱和吸附量，则表⽰全部吸附位被占据的单分⼦层吸附量。

即饱和吸附量，则0()c c V m -Γ=θ∞Γ=Γ代⼊式，得1k ck c∞Γ=Γ+吸吸重新整理，可得如下形式11c c k ∞∞=+ΓΓΓ吸作（c/Γ）对c 图，从其直线斜率可求得Г∞，再结合截距便得到K 吸。

Г∞指每克吸附剂饱和吸附吸附质的物质的量，若每个吸附质分⼦在吸附剂上所占的⾯积为σA ，则吸附剂的⽐表⾯积可按下式计算 S=Г∞L σ A式中S 为吸附剂⽐表⾯积，L 为阿伏加德罗常数。

亚甲基蓝具有以下矩形平⾯结构：阳离⼦⼤⼩为17.0×7.6×3.25×10-30m 3。

实验七溶液吸附法测定固体比表面积一、实验目的1．用次甲基蓝水溶液吸附法测定颗粒活性碳的比表面。

2．了解Langmuir单分子层吸附理论及溶液法测定比表面的基本原理。

3．了解722型光电分光光度计的基本原理并熟悉其使用方法。

二、实验原理根据光吸收定律，当入射光为一定波长的单色光时，某溶液的吸光度与溶液中有色物质的浓度及溶液层的厚度成正比：A＝lg（I0／I）＝KCL式中A为吸光度，I0为入射光强度，I为透射光强度，K为消光系数，c为溶液浓度，L为液层厚度。

一般来说光的吸收定律可适用于任何波长的单色光，但同一种溶液在不同波长所测得的吸光度不同，如果把吸光度A对波长λ作图可得到溶液的吸收曲线，为了提高测量的灵敏度，工作波长一般选在A值最大处。

次甲基蓝在可见区有两个吸收峰，445nm和Array 665nm；但在445nm处，活性碳吸附对吸收峰有很大的干扰，故本实验选用的工作波长为665nm。

水溶液染料的吸附已用于固体比表面的测定，在所有染料中次甲基蓝具有最大的吸附倾向。

研究表明，在一定的浓度范围之内，大多数固体对次甲基蓝的吸附是单分子吸附，即符合朗格缪尔型（图7—1）。

但当原始溶液的浓度过高时，会出现多分子层吸附，而如果平衡后的浓度过低，吸附又不能达到饱和，因此原始溶液的浓度以及吸附平衡后的浓度都应选择在适当的范围之内，本实验原始溶液的浓度为0.2％左右，平衡溶液浓度不小于0.1％。

次甲基蓝具有以下矩形平面结构：阳离子大小为17.0×7.6×3.25×10－30m２。

次甲基蓝的吸附有三种取向：平面吸附投影面积为135×10－20m2；侧面吸附投影面积为75×10－20m2；端基吸附投影面积为39×10－20m2；；对于非石墨型的活性碳，次甲基蓝是以端基吸附取向。

根据实验结果推算，在单层吸附的情况下，1毫克次甲基蓝复盖的面积可按2.45米2计算。

实验十 溶液吸附法测量固体物质的比表面积一、实验目的：1.了解溶液吸附法测定固体比表面的原理和方法。

2.用溶液吸附法测定活性炭的比表面。

3.掌握分光光度计工作原理及操作方法。

二、实验原理：本实验采用溶液吸附法测定固体物质的比表面。

在一定温度下，固体在某些溶液中吸附溶质的情况可用Langmuir 单分子层吸附方程来处理。

其方程为KcKcm+Γ=Γ1式中：Γ为平衡吸附量，单位质量吸附剂达吸附平衡时，吸附溶质的物质的量（mol ·g-1）；Γm 为饱和吸附量，单位质量吸附剂的表面上吸满一层吸附质分子时所能吸附的最大量（mol ·g-1）；c 为达到吸附平衡时，吸附质在溶液本体中的平衡浓度（mol ·dm-3）；K 为经验常数，与溶质（吸附质）、吸附剂性质有关。

吸附剂比表面S 比 ： S 比 ＝ΓmLA式中：L 是阿伏加德罗常数；A 是每个吸附质分子在吸附剂表面占据的面积。

配制不同吸附质浓度c0的样品溶液，测量达吸附平衡后吸附质的浓度c ，用下式计算各份样品中吸附剂的吸附量mVc c )(0-=Γ 式中：c0是吸附前吸附质浓度（mol ·dm-3）；c 是达吸附平衡时吸附质浓度（mol ·dm-3）；V 是溶液体积（dm3）；m 是吸附剂质量（g ）。

Langmuir 方程可写成Kc cm m Γ+Γ=Γ11 根据改写的Langmuir 单分子层吸附方程，作Γc～c 图，为直线，由直线斜率可求得Γm甲基兰的摩尔质量为373.9g ·mol -1。

假设吸附质分子在表面是直立的，A 值取为1.52×10-18m 2。

三、实验步骤：1.样品活化2.溶液吸附取5只洗净的干燥的带塞锥形瓶编号，分别用分析天平准确称取活化过的活性炭0.1g ，至于瓶中，分别配置五种浓度的次甲基蓝50ml ，振荡4-6h ，分别移取滤液2ml 放入250ml 容量瓶中，并定容，待用； 3.原始溶液处理4.次甲基蓝标准溶液的配制用移液管分别移取0.4、0.6、0.6、1.0、1.2、1.4ml 的0.3126×10-3mol/L 标准次甲基蓝溶液于100ml 容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，待用； 5.工作波长的选择：665nm 6.测量吸光度四、数据记录及处理：1.实验基础数据2.作A-CA3.求次甲基蓝原始溶液的浓度和平衡溶液的浓度 C 将实验测定的稀释后原始溶液的吸光度，从 A —C 工作曲线上查得对应的浓度，然后乘以稀释倍数 100，即为原始溶液的浓度；计算得：0.0019 mol/L 将实验测定的各个稀释后的平衡溶液吸光度，从 A —C 工作曲线上查得对应的浓度，然 4．计算吸附溶液的初始浓度 C 05．计算吸附量由平衡浓度 C 及初始浓度 C 0数据，由Γ=（C-C 0）V/m6．作朗缪尔吸附等温线：以Γ 为纵坐标，C 为横坐标0.0400.0420.0440.0460.0480.0500.0520.0540.0560.0580.060吸附量ΓC/(mol/L)7.求饱和吸附量作C/Γ-C 图，由图求得饱和吸附量Γ∞。

一、目的1.用次甲基蓝水溶液吸附法测定颗粒活性炭的比表面积2.了解Langmuir 单分子层吸附理论3.了解溶液法测定比表面的基本原理二、原理根据光吸收定律，当入射光为一定波长的单色光时，其溶液的吸光度与溶液中有色物质的浓度及溶液层的厚度成正比式中A 为吸光度，I 0为入射光强度，I 为透射光的强度，a 为吸光系数，l 为光径长度或液层厚度，c 为溶液的浓度。

实验表明，次甲基蓝溶液在可见区有两个吸收峰：445nm 和665nm ，但在445nm 处活性炭吸附对吸收峰有很大的干扰，故本实验选用的工作波长为665nm 。

水溶性染料的吸附已应用于测定固体比表面，在所有的染料中次甲基蓝具有最大的吸附倾向，研究表明，在一定浓度范围内，大多数固体对次甲基蓝的吸附是单分子层吸附，符合Langmuir 吸附理论。

设固体表面的吸附位总数为N ，覆盖度为θ，溶液中吸附质的浓度为c ，则有：吸附质分子(在溶液) 吸附质分子(在固体表面)吸附速率解吸速率当达到动态平衡时所以式中称为吸附平衡常数，a 逾大，固体对吸附质的吸附能力逾强。

若以Γ表示浓度c 时的平衡吸附量，以Γ∞表示全部吸附位被占据的单分子层吸附量，即饱和吸附量，则代入(18-1)式有变为直线形式可得吸附 k 1 解吸 k -1 A I I a l c ==lg 0 r k N c r k N a d =-=-111()θθ实验十八 溶液吸附法测定固体的比表面积Γ Γ ∞ Γ ∞ Γ Γ Γ ∞ Γ ∞作c /Γ～c 图，从其斜率可求得Γ∞，再结合截距便得到k 吸 ，Γ∞指每克吸附剂饱和吸附吸附质的物质的量，若每个吸附质分子在吸附剂上所占据的面积为σA ，则吸附剂的比表面(s )可以按下式计算式中L 为Avogadro 常数。

次甲基蓝是一个具有矩形结构的分子：阳离子的大小为17.0×7.6×3.25×10-30m 3，次甲基蓝的吸附有三种取向：平面吸附投影面积为135×10-20m 2，侧面吸附投影面积为75×10-20m 2，端基吸附投影面积为39 ×10-20m 2，对于非石墨型的活性炭，次甲基蓝是以端基吸附取向，吸附在活性炭表面，因此σA =39×10-20m 2。

溶液吸附法测量固体物质的比表面一、实验目的1、了解溶液吸附法测量固体物质的比表面的原理方法；2、用溶液吸附法测定活性炭的比表面；3、掌握分光光度计的原理及使用方法。

二、实验原理1、平衡吸附量T、吸附剂比表面S的关系固体在某些溶液中吸附溶质的情况与固体对气体的吸附很相似，可用Langmuir方程来处理：T=Tm某Kc/(1+Kc)T为平衡吸附量mol/g，Tm为饱和吸附量mol/g，c为平衡浓度mol/l，K为经验常数。

S=Tm某L某AS为吸附剂比表面，L为阿伏伽德罗常数，A为每一个吸附质分子在吸附剂表面占据的面积。

c/T=c/Tm+1/(Tm某K)根据实验数据，做出c/T-c的图像，直线斜率可求出Tm。

综上计算可得，T=（c0-c）V/m，式中c0为吸附前吸附质的浓度，c为平衡时吸附质的浓度，V为溶液体积，m为吸附质量。

2、比表面积物理意义是通常称1g固体所占有的总表面积为该物质的比表面积S。

一般比表面积大、活性大的多孔物，吸附能力强。

活性炭具有很强的吸附能力原因活性炭是用木材、煤、果壳等含碳物质在高温缺氧条件下活化制成，它具有巨大的比表面积（500-1700m2/g）。

活性炭结在结构上有两大特点：一是内部与表面孔隙发达。

二是比表面积大。

孔隙结构越发达比表面积越大，其吸附功能越强。

2、分光光度计的使用开机预热30min。

调整波长665nm。

准备空白溶液、标准溶液、待测溶液分别装入同一规格的比色皿中，放于比色皿架内。

调整模式为\透射比\。

空白溶液置于测量位置，开仓门保证示数为0%，关闭仓门保证示数为100%，若不是，则手动调整。

重复数次。

调整模式为\吸光度\。

标准液、待测液分别置于测量位置，读取吸光度。

调整模式为“浓度直读”，标准液置于测量位置，调整示数为其浓度值或其浓度值的10n倍。

再次按下“模式键”，现实仍为“浓度直读”，测量待测液浓度。

三、仪器与试剂分光度光度计722型、恒温振荡器、锥形瓶（磨口100ml）、容量瓶（100ml，50ml）、移液管（10ml刻度、20ml、25ml）、活性炭、滴管、亚甲基蓝水溶液（10-3mol/l）。

溶液吸附法测固体比表面
1、样品的活化（已备好）。

2、溶液吸附：取两只100ml洗净烘干的带塞磨口锥形瓶，分
别准确称量约0.2g活化后的活性炭（两份尽量平行），再
分别加入50ml0.2%的次甲基蓝溶液，盖上磨口塞，轻轻摆
动，放置过夜。

3、次甲基蓝标准溶液的配制：用带刻度移液管分别移取2ml、
4ml、5ml 0.01%次甲基蓝标准溶液于100ml容量瓶中。

稀
释至刻度，分别得到2、4、5 ppm三种浓度的标准溶液。

5、平衡液的处理：将吸附后的平衡溶液，用玻璃漏斗过滤去
活性炭，滤液分别用100ml洗净干燥的三角瓶接收，再用
移液管分别移取0.4ml至100ml容量瓶中，稀释至刻度。

6、选择工作波长：使用5ppm的次甲基蓝标准溶液，在
600-700nm范围内测量其吸光度，以吸光度最大的波长作
为工作波长，每隔5nm测量一次。

7、测量吸光度：以蒸馏水为空白液，分别测量2、4、5ppm
三个标准溶液及稀释后的原始溶液和稀释后的平衡溶液的
吸光度。

溶液吸附法测固体比表面积
由实验结果看到，该吸附剂的比表面积不是很大。

这与所用的活性碳为颗粒状有关。

颗粒状的活性炭吸附能力较弱，吸附平衡需要的时间更长。

由于粒径较大，可以直接用玻璃漏斗过滤，否则若用粉末状的活性炭，需要使用其它方法过滤。

分光光度法的应用不限于可见光区，可以扩大到紫外和红外区，因此对于一系列没有颜色的物质也可以应用。

同时，还可以在同一样品中，对两种以上的物质（不需预先分离）进行测量。

由于吸收光谱实际上决定于物质内部结构和相互作用，一次该法还有助于了解溶液中分子结构及溶液中发生的各种相互作用（如离解、络合、氢键等性质）。

有几组溶液，由于其浓度过大，导致吸光度较大，超出量程，无法测量，需要二次稀释，这样会增加实验误差。

在以后的实验中，可根据已有经验，在开始时候，主要选择合适的稀释倍数，使得吸光度的值在正常范围内。

— 1 —。

固体比表面积的测定——溶液吸附法一、目的要求1. 学会用次甲基蓝水溶液吸附法测定活性炭的比表面积。

2. 了解郎缪尔单分子层吸附理论及溶液法测定比表面积的基本原理。

二、基本原理溶液的吸附可用于测定固体比表面积。

次甲基蓝是易于被固体吸附的水溶性染料，研究表明，在一定浓度范围内，大多数固体对次甲基蓝的吸附是单分子层吸附，符合郎缪尔吸附理论。

郎缪尔吸附理论的基本假设是：固体表面是均匀的，吸附是单分子层吸附，吸附剂一旦被吸附质覆盖就不能被再吸附；在吸附平衡时候，吸附和脱附建立动态平衡；吸附平衡前，吸附速率与空白表面成正比，解吸速率与覆盖度成正比。

设固体表面的吸附位总数为N ，覆盖度为θ，溶液中吸附质的浓度为c ，根据上述假定，有吸附速率: r 吸 = k 1N (1-θ)c (k 1为吸附速率常数) 脱附速率: r 脱 = k -1N θ (k -1为脱附速率常数)当达到吸附平衡时: r 吸 = r 脱 即 k 1N (1-θ)c = k -1N θ由此可得: c K cK 吸吸+=1θ (2-25-1)式中K 吸=k 1/k -1称为吸附平衡常数，其值决定于吸附剂和吸附质的性质及温度，K 吸值越大，固体对吸附质吸附能力越强。

若以Γ表示浓度c 时的平衡吸附量，以Γ∞表示全部吸附位被占据时单分子层吸附量，即饱和吸附量，则: θ =Γ /Γ∞带入式(2-25-1)得 cK cK 吸吸+=∞1ΓΓ (2-25-2)整理式(2-25-2)得到如下形式c K c∞∞+=ΓΓΓ11吸 (2-25-3)作c /Γ～c 图，从直线斜率可求得Γ∞，再结合截距便可得到K 吸。

Γ∞指每克吸附剂对吸附质的饱和吸附量(用物质的量表示)，若每个吸附质分子在吸附剂上所占据的面积为σA ，则吸附剂的比表面积可以按照下式计算S =Γ∞L σA (2-25-4)式中S 为吸附剂比表面积，L 为阿伏加德罗常数。

次甲基蓝的结构为：阳离子大小为17.0 ×7.6× 3.25 ×10-30 m3次甲基蓝的吸附有三种取向：平面吸附投影面积为135×10–20m 2，侧面吸附投影面积为75×10–20m 2，端基吸附投影面积为39×10–20m 2。

实验37溶液吸附法测定固体比表画积一、目的①用次甲基蓝水溶液吸附法测定颗粒活性炭的比表面积。

②了解朗谬尔(Langmuir)单分子层吸附理论和溶液法测定比表面的基本原理。

二、基本原理在一定温度下，固体在某些溶液中的吸附与固体对气体的吸附很相似，可用Langmuir 单分子层吸附方程来处理。

Langmuir 吸附理论的基本假定是：固体表面是均匀的,吸附是单分子层吸附，被吸附在固体表面上的分子相互之间无作用力，吸附平衡是动态平衡；根据以上假定,推导出吸附方程bc1+c=b ∞Γ∏Γ（.212）式中 1-1k b =k一吸附作用的平衡常数，也称吸附系数，与吸附质、吸附剂性质及温度有关,其值愈大，则表示吸附能力愈强,具有浓度倒数的 量纲。

Γ—平衡吸附量，1g 吸附剂达吸附平衡时，吸附溶质的物质的量(mol.g -1)。

∞Γ—饱和吸附量，1g 吸附剂的表面上盖满一层吸附质分子时所能吸附的最大量(mol.g -1)。

C 一达到吸附平衡时，溶质在溶液本体中的平衡浓度（1mol L - ）。

在一定温度下，对一定量的吸附剂与吸附质来说∞Γ与b 都是常数。

若能求得∞Γ，则可由下式求得吸附剂比表面S 比，单位质量的物质所具有的表面积(m 2.g -1)为 0 =S L A ∞Γ∏比（.213）式中 0L ―阿伏加德罗常数；A 一吸附质分子的截面积（nm)2；∞Γ可由下逑方法求得。

①作吸附等温线求 ∞Γ。

测出一定量吸附剂,与不同吸附量Γ相对应的平衡浓度c ，作Γ-c 曲线形式如图∏. 101。

从图可知：当浓度很低时, Γ与c 成直线关系；当浓度较大时，Γ与c 成曲线关系；当浓度足够大时，呈现一个吸附量的极限值∞Γ，此时若再增加浓度，吸附量不再改变，说明溶液的表面吸附已达饱和状态，溶液中的溶质不能更多地吸附于表面，故称∞Γ为饱和吸附量。

∞Γ可近似地看做是在单位表面上定向排列呈单分子层吸附时吸附物质的量。

从Γ-c 图中可求得 ∞Γ。

实验报告：溶液吸附法测量固体物质的比表面一．实验目的1. 了解溶液吸附法测定固体比表面的原理和方式。

2. 用溶液吸附法测定活性炭的比表面。

3. 掌握分光光度计工作原理及操作方式。

二．实验原理在必然温度下，固体在某些溶液中吸附溶质的情形，与固体对气体的吸附很相似。

其方程为:KcKcm+Γ=Γ1 式中：Γ为平衡吸附量，单位质量吸附剂达吸附平衡时，吸附溶质的物质的量（mol/g ）；Γm 为饱和吸附量，单位质量吸附剂的表面上吸满一层吸附质分子时所能吸附的最大量（mol/g ）；c 为达到吸附平衡时，吸附质在溶液本体中的平衡浓度（mol/L ）；K 为经验常数，与溶质、吸附剂性质有关。

若能求得Γm ，则可由下式求得吸附剂比表面S 比 ：S 比 ＝Γm LA式中：L 是阿伏加德罗常数；A 是每一个吸附质分子在吸附剂表面占据的面积。

Kc cm mΓΓΓ11+=配制不同吸附质浓度c 0的样品溶液，测量达吸附平衡后吸附质的浓度c ，用下式计算各份样品中吸附剂的吸附量:mVc c )(0-=Γ 式中：c 0是吸附前吸附质浓度；c 是达吸附平衡时吸附质浓度；V 是溶液体积；m 是吸附剂质量。

作Γc～c 图，为直线，由直线斜率可求得Γm研究表明，在必然浓度范围内，大多数固体对亚甲基兰的吸附是单分子层吸附，即Langmuir 型吸附。

本实验选用活性炭为吸附剂，亚甲基兰为吸附质，溶剂为水。

若是溶液浓度太高时，可能出现多分子层吸附，实验中要选择适合的吸附剂用量及吸附质原始浓度。

亚甲基兰水溶液为蓝色，可用分光光度法在665nm 处测定其浓度。

亚甲基兰（Methylene blue ）的分子式为：C 16H 18ClN 3S ·3H 2O 。

其摩尔质量为·mol -1。

假设吸附质分子在表面是直立的，A 值（每一个吸附质分子占据的面积）取为×10-18m 2 。

三．仪器与试剂分光光度计722型、恒温振荡器、干燥器、锥形瓶（磨口100ml ）、容量瓶(50ml 、100ml)、移液管（20ml 、25ml 、50ml ）、活性炭、滴管、亚甲基兰水溶液（×10-3 mol/l ）。

实验五溶液吸附法测定固体比表面积一、实验目的了解Langmuir吸附理论及溶液法测定比表面积的基本原理二、实验原理比表面积是粉末及多孔性物质的一个重要特性参数。

它在催化、色谱、环保及纺织等生产和科研部门有着广泛的应用。

测定比表面积的方法有电子显微镜法、色谱法及BET法。

常用BET法（又分静态法和动态法），但仪器及数据处理复杂是其缺点。

而本法所用仪器简单，操作方便。

本实验采用亚甲蓝染料水溶液吸附法测定硅胶的比表面积，亚甲蓝具有很强的吸附倾向，可被大多数固体物质吸附，在一定条件下为单层吸附，该吸附具有Langmuir吸附特征。

根据Langmuir理论，当吸附达饱和时，吸附质（亚甲蓝）分子铺满整个吸附剂（硅胶）表面而不留下空位。

此时，单位质量的吸附质分子所占的面积就等于被吸附的吸附质的分子数与每个分子在表面层所占面积的乘积。

通常通过测定吸附质的重量而求得吸附质分子数。

按下式计算吸附剂的比表面积S(m2/g):S=Γ∞N A A/ΓM 5-1式中：M为吸附质分子量（亚甲蓝的分子量为373.88），N A为阿弗伽德罗常数（6.0222 ×1023），Γ为吸附剂的质量（g），Γ∞为吸附达饱和时吸附质的质量（g），A为吸附质（亚甲蓝）分子吸附投影面积。

亚甲蓝易溶于水呈天蓝色，在空气中较稳定，不易受吸附剂酸碱性的影响。

亚甲蓝水溶液在445nm和665nm处具有吸收峰，用紫外分光光度计测定吸附前后溶液吸收度值的变化，求出Γ∞。

由于亚甲蓝分子具有矩形结构，分子长16.0 Å，宽8.4 Å，最小的宽度为4.7 Å，如下图所示：它吸附于吸附剂上有三种取向，平面吸附投影面积为135 Å2，侧面吸附投影面积为75 Å2，端积吸附投影面积为39.5 Å2。

因此，对于不同吸附剂或同种吸附剂的不同条件，吸附取向不同，投影面积也不同，测得的A也不同。

所以实验时要严格控制实验条件的一致。

中级化学实验报告实验名称：溶液吸附法测定固体比表面积一、 实验目的1． 用亚甲基蓝水溶液吸附法测定活性炭、 硅藻土、碱性层析氧化铝的比表面积。

掌握溶液吸附法测定固体比表面积的基本原理和测定方法。

了解溶液吸附法测定固体比表面积的优缺点。

实验原理测定固体物质比表面的方法很多， 常用的有 BET 低温吸附法、 电子显微镜法和气 相色谱法等，不过这些方法都需要复杂的装置， 或较长的时间。

而溶液吸附法测 定固体物质比表面，仪器简单，操作方便，还可以同时测定许多个样品，因此常 被采用，但溶液吸附法测定结果有一定误差。

其主要原因在于： 吸附时非球型吸 附层在各种吸附剂的表面取向并不一致，每个吸附分子的投影面积可以相差很 远，所以，溶液吸附法测得的数值应以其它方法校正之。

然而，溶液吸附法常用 来测定大量同类样品的相对值。

溶液吸附法测定结果误差一般为 10%左右。

根据光吸收定律， 当入射光为一定波长的单色光时， 某溶液的吸光度与溶液中有 色物质的浓度及溶液层的厚度成正比A lg I bc kc (5) I 0式中，A 为吸光度， I 0为入射光强度， I 为透过光强度， 为吸光系数， b 为光径 长度或液层厚度， c 为溶液浓度。

亚甲基蓝溶液在可见区有 2 个吸收峰： 445nm 和 665nm 。

但在 445nm 处活性炭 吸附对吸收峰有很大的干扰，故本试验选用的工作波长为 665nm ， 并用分光光 度计进行测量。

水溶性染料的吸附已广泛应用于固体物质比表面的测定。

在所有染料中， 亚甲基 蓝具有最大的吸附倾向。

研究表明， 在大多数固体上， 亚甲基蓝吸附都是单分子 层，即符合朗格缪尔型吸附。

但当原始溶液浓度较高时，会出现多分子层吸附， 而如果吸附平衡后溶液的浓度过低， 则吸附又不能达到饱和， 因此， 原始溶液的 浓度以及吸附平衡后的溶液浓度都应选在适当的范围内。

本实验原始溶液浓度为 100ppm 左右，平衡溶液浓度不小于 10ppm 。

实验十一 溶液吸附法测定固体比表面积一、目的要求1. 学会用次甲基蓝水溶液吸附法测定活性炭的比表面积。

2. 了解郎缪尔单分子层吸附理论及溶液吸附法测定比表面积的基本原理。

二、重点与难点1.单分子层吸附理论2.溶液吸附法测定比表面积的原理三、基本原理溶液的吸附可用于测定固体比表面积。

次甲基蓝是易于被固体吸附的水溶性染料，研究表明，在一定浓度范围内，大多数固体对次甲基蓝的吸附是单分子层吸附，符合郎缪尔吸附理论。

郎缪尔吸附理论的基本假设是：固体表面是均匀的，吸附是单分子层吸附，吸附剂一旦被吸附质覆盖就不能被再吸附；在吸附平衡时候，吸附和脱附建立动态平衡；吸附平衡前，吸附速率与空白表面成正比，解吸速率与覆盖度成正比。

设固体表面的吸附位总数为N ，覆盖度为θ，溶液中吸附质的浓度为c ，根据上述假定，有吸附速率: r 吸 = k1N(1-θ)c (k1为吸附速率常数)脱附速率: r 脱 = k-1N θ (k-1为脱附速率常数)当达到吸附平衡时: r 吸 = r 脱 即 k1N(1-θ)c = k-1N θ由此可得: c K cK 吸吸+=1θ (2-25-1)式中K 吸=k1/k-1称为吸附平衡常数，其值决定于吸附剂和吸附质的性质及温度，K 吸值越大，固体对吸附质吸附能力越强。

若以Γ表示浓度c 时的平衡吸附量，以Γ∞表示全部吸附位被占据时单分子层吸附量，即饱和吸附量，则: θ =Γ /Γ∞代入式(2-25-1)得 c K c K 吸吸+=∞1ΓΓ (2-25-2)整理式(2-25-2)得到如下形式c K c∞∞+=ΓΓΓ11吸 (2-25-3)作c/Γ～c 图，从直线斜率可求得Γ∞，再结合截距便可得到K 吸。

Γ∞指每克吸附剂对吸附质的饱和吸附量(用物质的量表示)，若每个吸附质分子在吸附剂上所占据的面积为σA ，则吸附剂的比表面积可以按照下式计算S=Γ∞L σA (2-25-4)式中S 为吸附剂比表面积，L 为阿伏加德罗常数。

实验6 溶液吸附法测定固体吸附剂的比表面积注意事项：1.吸附用溶液和标准溶液均需精确配制。

2.活性炭颗粒应均匀，且称重应尽量接近，称量速度要快。

3.实验所用活性炭位于马弗炉里，磨口小试管位于靠窗口的烘箱中。

实验步骤：1．活化样品：称取给定活性炭约1 g，置于磨口瓶中。

将电子恒温干燥箱的接触温度计调至200 ℃，将称好的活性炭放入，恒温1-2 h。

（已提前由老师准备好）2．亚甲基蓝溶液A的稀释：用刻度移液管分别取2.00 mL、2.50 mL、3.00 mL、3.50 mL和4.00 mL亚甲基蓝溶液A于5个已洗净的10 mL容量瓶中，用去离子水稀释到刻度，摇匀备用。

3．溶液吸附：从靠窗口的恒温干燥箱中取出活性炭立即放入干燥器中，待凉至室温后取出，用电子分析天平迅速称取5份各20.0 mg活性炭，放入已洗净烘干的磨口小试管中（烘干的试管位于靠窗口的烘箱里），倒入步骤2中已稀释好的各溶液，迅速塞上塞子。

放入振荡器中恒温（20-30℃）振荡2h.4. 配制标准溶液：用刻度移液管分别取2.00 mL、4.00 mL、6.00 mL、8.00 mL、10.00 mL 和12.00 mL亚甲基蓝溶液B于6个已洗净的50 mL容量瓶中，用去离子水稀释到刻度，摇匀备用。

5．取上述标准溶液1份，以去离子水为空白液，测定最大吸收波长λmax。

该波长即为工作波长。

在此波长下，测不同浓度标准溶液的吸光度。

6．待步骤3振荡结束后取出磨口瓶，静置使活性炭沉淀。

取上层清液放入离心管内，离心分离5-10分钟。

将澄清溶液注入比色皿内（注意5份溶液的编号不要乱！）7．在步骤5所测得最大吸收波长下测5份待测液的吸光度，再根据标准工作曲线求出各平衡溶液的浓度。

数据处理：1.绘制A~c工作曲线。

2.由工作曲线确定吸附平衡后各溶液的浓度，并计算相应浓度对应的吸附量Γ。

3.作c /Γ ~ c图，由直线斜率求出饱和吸附量Γ∞。

4.依据式（6-3）计算活性炭的质量表面积A m。

实验六液体吸附法测固体的比表面积1实验目的(1)学会用次甲基蓝水溶液吸附法测定活性炭的比表面积。

(2)了解郎缪尔单分子层吸附理论及溶液法测定比表面积的基本原理。

2实验原理在一定温度下，固体在某些溶液中的吸附与固体对气体的吸附很相似，可用朗缪尔单分子层吸附方程来处理。

朗缪尔吸附理论的基本假定是：固体表面是均匀的，吸附是单分子层吸附，被吸附在固体表面上的分子相互之间无作用力，吸附平衡是动态平衡。

根据以上假定，推导出吸附方程：—"1+Kc (2-1)式中：K为吸附作用的平衡常数，也称为吸附系数，与吸附质、吸附剂性质及温度有关，其值越大，则表示吸附能力越强；r为平衡吸附量，ig吸附剂达吸附平衡时，吸附的溶质的物质的量 (mol/g)；氐为饱和吸附量，1g吸附剂的表面上盖满一层吸附质分子时所能吸附的最大量(mol/g ) c为达到吸附平衡时，溶质在溶液本体中的平衡浓度。

将(2-1)式整理得：1 1 1 1—= -------- 十 --------- ■—(2-2):：K c以1/1对1/c作图得一直线，由此直线的斜率和截距可求得r、K以及比表面积S 比OS 比=E N A A(2-3)式中，N A阿伏伽德罗常数；A为吸附质分子的截表面积(m2); S比为比表面积。

假设吸附质分子在表面是直立的，A=1.52X 108m2o活性炭是一种固体吸附剂，对染料次甲基蓝具有很大的吸附倾向。

研究表明，在一定的浓度范围内，大多数固体对次甲基蓝的吸附是单分子层吸附，符合朗缪尔吸附理论。

本实验以活性炭为吸附剂，将定量的活性炭与一定量的几种不同浓度的次甲基蓝相混合，在常温下振荡，使其达到吸附平衡。

用分光光度计测量吸附前后次甲基蓝溶液的浓度。

从浓度的变化求出每克活性炭吸附次甲基蓝的吸附量r._ (c o - c)Vm(2-4)式中：V为吸附溶液的总体积(L)； m为加入溶液的吸附剂质量(g); c和c°分别为平衡浓度和原始浓度(mol/g)。

实验二十六溶液吸附法测定比表面积1 目的要求(1) 用溶液吸附法测定颗粒活性炭的比表面。

(2)了解溶液吸附法测定比表面的基本原理。

(3)了解721型分光光度计的基本原理并熟悉使用方法。

2 基本原理(1)比表面是指单位质量(或单位体积)的物质所具有的表面积，其数值与分散粒子大小有关。

测定固体物质比表面的方法很多，常用的有BET低温吸附法、电子显微镜法和气相色谱法等，不过这些方法都需要复杂的装置，或较长的时间。

而溶液吸附法测定固体物质比表面，仪器简单，操作方便，还可以同时测定许多个样品，因此常被采用，但溶液吸附法测定结果有一定误差。

其主要原因在于：吸附时非球型吸附层在各种吸附剂的表面取向并不一致，每个吸附分子的投影面积可以相差很远，所以，溶液吸附法测得的数值应以其它方法校正之。

然而，溶液吸附法常用来测定大量同类样品的相对值。

溶液吸附法测定结果误差一般为10%左右。

(2) 水溶性染料的吸附已广泛应用于固体物质比表面的测定。

在所有染料中，次甲基蓝具有最大的吸附倾向。

研究表明，在大多数固体上，次甲基蓝吸附都是单分子层，即符合朗格缪尔型吸附。

但当原始溶液浓度较高时，会出现多分子层吸附，而如果吸附平衡后溶液的浓度过低，则吸附又不能达到饱和，因此，原始溶液的浓度以及吸附平衡后的溶液浓度都应选在适当的范围内。

本实验原始溶液浓度为0.2%左右，平衡溶液浓度不小于0.1%。

(3) 根据朗格缪尔单分子层吸附理论，当次甲基蓝与活性炭达到吸附饱和后，吸附与脱附处于动态平衡，这时次甲基蓝分子铺满整个活性粒子表面而不留下空位。

此时吸附剂活性炭的比表面可按式(1)计算:(1)式中，S0为比表面(m2·kg-1); C0为原始溶液的质量分数; C为平衡溶液的质量分数; G为溶液的加入量(kg); W为吸附剂试样质量(kg); 2.45×106是1kg次甲基蓝可覆盖活性炭样品的面积(m2·kg-1)。

(4)次甲基蓝分子的平面结构如图4.1所示。