下载文档原格式
综合化学实验安徽师范大学2007年度校级精品课程1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：1jnkcmΓ= = 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：1lg lg c lg kjΓ= + （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 Γ1KC ∞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 1CΓK 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()VmC 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)。
1．这种吸附包括对电解质吸附和非电解质吸附：对电解质吸附将使固体表面带电或电双层中组分发生变化，也可能是溶液中的某些离子被吸附到固体表面，而固体表面的离子则进入溶液之中，产生离子交换作用。
对非电解质吸附，一般表现为单分子层吸附，吸附层以外就是本体相溶液。
2．溶液有溶质和溶剂，都可能被固体吸附，但被吸附的程度不同。
正吸附：吸附层内溶质的浓度比本体相大。
负吸附：吸附层内溶质的浓度比本体相小。
显然，溶质被正吸附时，溶剂必被负吸附，反之亦然。
在稀溶液中，可以将溶剂的吸附影响忽略不计，可以简单的如气体吸附一样处理溶质的吸附，但在浓度较大时，则必须同时考虑二者的吸附.3．固体表面的粗糙度及污染程度对吸附有很大的影响，液体表面张力的影响也很重要。
图2-4给出了表面张力和接触角的关系（点击放大），图中：θ为接触角，图2－4 表面张力与接触角的关系当θ<90o时，为润湿。
θ越小，润湿性越大，液体在表面的展开能力越强。
当θ=0o时，为完全润湿。
液体在表面完全铺展开来当θ>90o时，为不润湿。
θ越大，润湿性越小，液体越不易铺展开，易收缩为球状。
当θ=180o时，完全不润湿,为球状。
θ角的大小。
与界面张力有关:γs=γL cosθ+γsL 其中：γs为固体表面张力；γL为液体表面张力；γsL为固体和液体界面张力。
该方程叫做Yong方程式。
它表明接触角的大小与三相界面之间的定量关系。
因此，凡是能引起任一界面张力变化的因素都能影响固体表面的润湿性。
从上式可以看到：当γs>γsL时，则cosθ>0为正值，θ<90°，此时为润湿；而且γs与γsL相差越大，θ角越小，润湿性越好。
当γs<γsL时，则cosθ<0为负值，θ>90°，此时不润湿；而且γs越大和γsL越小时，θ角越大，不润湿程度越严重。
应当指出的是，上面的平衡式仅适用于固、液、气三相的稳定接触的情况。
实验十六 固体在溶液中的吸附一 实验目的1. 测定活性炭在醋酸水溶液中对醋酸的吸附量；2. 通过实验进一步理解吸附等温线及弗兰德列希方程的意义。
二 实验原理1. 溶质在溶液中被吸附于固体表面是一种普遍现象，也是物质提纯的主要方法之一。
活性炭是用途广泛的吸附剂，它不仅可以用于吸附气体物质，也可以在溶液中吸附溶质。
2. 吸附量通常以每克吸附剂吸附溶质的物质的量来表示。
在一定温度下，达到吸附平衡的溶液中，吸附量与溶液浓度的关系，符合弗兰德列希经验方程：n c k mxq ⋅==（16-1） 式中x － 吸附质物质的量（mol ）； m － 吸附剂的质量（g ）； q － 吸附量（mol·g -1c － 平衡时溶液的浓度（mol·dm ）；-3k 、n － 常数，由温度、溶剂、吸附质及吸附剂的性质决定，一般由实验确定； ）；将式（16-1）取对数，则有：k c n mxlg lg lg+= （16-2） 若以mxlg对c lg 作图，可得一斜率为n ，截距为k lg 的直线，由直线可求得n 和k 的值。
式（16-1）中mx可以通过吸附前后溶液浓度的变化及活性炭准确称量值求等得，即：V mc c m x ⋅−=)(0 （16-3） 式中V － 溶液的总体积（dm 3m － 活性炭的质量（g ）。
）； 三 仪器和试剂125cm 3锥形瓶8个；25 cm 3酸式、碱式测定管各1支； 5 cm 3、10 cm 3和25 cm 30.4mol·dm 移液管各1支；漏斗6只；振荡机一台。
-3HAc 标准溶液；0.1mol·dm -3四 实验步骤NaOH 标准溶液；酚酞指示剂一瓶；活性炭（颗粒状或粉状）若干。
1.将0.4mol·dm -3HAc 标准溶液按下列比例稀释配制成50 cm 3不同浓度的HAc 溶液并分别置于干燥洁净的锥形瓶中，编好号并盖好瓶塞，防止醋酸挥发。
固液界面上的吸附实验报告一、实验目的本实验旨在研究固液界面上的吸附现象，了解吸附的基本原理和影响因素，掌握吸附量的测定方法，以及分析吸附等温线和吸附动力学。
二、实验原理当固体与液体接触时，液体中的溶质分子会在固体表面发生吸附。
吸附的驱动力通常是溶质分子与固体表面之间的相互作用力，如范德华力、氢键、静电引力等。
吸附量通常用单位质量的固体吸附溶质的物质的量或质量来表示。
常见的吸附等温线模型有 Langmuir 等温线和 Freundlich 等温线。
Langmuir 等温线假设吸附是单分子层的，且吸附位点是均匀的；Freundlich 等温线则是经验公式，适用于非均匀表面的吸附。
吸附动力学可以用准一级动力学方程和准二级动力学方程来描述。
准一级动力学方程基于吸附速率与未被吸附的吸附质浓度成正比；准二级动力学方程则基于吸附速率与未被吸附的吸附质浓度的平方成正比。
三、实验仪器与试剂1、仪器恒温振荡器离心机分光光度计电子天平容量瓶、移液管等玻璃仪器2、试剂某种吸附质的标准溶液待吸附的固体材料四、实验步骤1、准备不同浓度的吸附质溶液准确称取一定量的吸附质标准品，用溶剂配制成一系列不同浓度的溶液。
2、称取固体吸附剂使用电子天平称取若干份等质量的固体吸附剂。
3、吸附实验将称好的固体吸附剂分别加入到不同浓度的吸附质溶液中，放入恒温振荡器中，在一定温度下振荡一定时间，使吸附达到平衡。
4、离心分离将振荡后的溶液离心，使固体吸附剂与溶液分离。
5、测定吸附后溶液中吸附质的浓度使用分光光度计测定离心后上清液中吸附质的浓度。
6、计算吸附量根据吸附前后溶液中吸附质的浓度变化，计算单位质量固体吸附剂的吸附量。
五、实验数据处理与分析1、绘制吸附等温线以吸附量为纵坐标，吸附质平衡浓度为横坐标，绘制吸附等温线。
通过对实验数据的拟合，判断符合哪种等温线模型（如 Langmuir 或Freundlich），并求出相应的模型参数。
2、分析吸附动力学根据不同时间点的吸附量数据，采用准一级动力学方程和准二级动力学方程进行拟合，确定吸附动力学方程，并求出速率常数。
吸附的概念及分类吸附是指物质在表面或者界面附着并保持稳定状态的现象。
在吸附过程中，吸附物质可以是气体、溶质或固体。
吸附可以分为物理吸附和化学吸附两种类型。
物理吸附，又称为静电吸附或范德华力吸附，是使吸附物质附着在固体表面上的吸附过程。
物理吸附主要是通过范德华力作用来实现的，其吸附强度较弱，吸附剂和吸附物之间的相互作用力小。
范德华力是由于吸附物质的电子运动与分子之间的相互作用而产生的。
物理吸附一般随着温度的升高而减小，可以通过提高温度来解吸。
化学吸附，又称为化学键吸附，是指在固体表面上形成化学键的吸附过程。
化学吸附的特点是吸附剂与吸附物之间的键能较大且较稳定。
化学吸附分为离子键、共价键和配位键三种类型。
离子键吸附是通过正负离子间的电荷吸引作用而形成的吸附。
共价键吸附是在吸附剂和吸附物质之间共享电子而形成的吸附。
配位键吸附是指吸附剂通过其孤对电子与吸附物之间的正离子形成的化学键。
根据吸附剂和吸附物质的性质，吸附可以分为气体吸附、液体吸附和溶液吸附。
气体吸附发生在固体表面上的气体和吸附剂之间。
吸附剂可以是固体或液体，吸附物质可以是气态分子或气体化合物。
气体吸附的应用广泛，例如通过活性炭吸附空气中的有毒气体，或者利用介孔材料吸附气体催化反应中的中间体等。
液体吸附是在固体表面上的吸附剂和液体中的溶质之间发生的吸附。
液体吸附的应用广泛，常见的例子是利用活性炭吸附水中的有机物质，或利用树脂吸附水中的金属离子。
液体吸附也可以用于分离纯化和催化反应等领域。
溶液吸附是指在溶液中的吸附剂与溶质之间的吸附作用。
溶液吸附也有着广泛的应用，例如在污水处理中，利用活性炭吸附溶液中的有机物质，或者利用树脂吸附溶液中的离子等。
综上所述，吸附是指物质在界面或表面附着并保持稳定状态的现象。
根据吸附过程中物质之间相互作用的类型，吸附被分为物理吸附和化学吸附两种类型。
根据吸附剂和吸附物质的性质，吸附又可以分为气体吸附、液体吸附和溶液吸附。
第五章 吸 附1、固体表面吸附力有哪些，常用的吸附剂有哪些，主要特性是什么，各有什么应用？ 答：吸附剂与吸附质间的吸附力有分子引力和化学键引力。
分子引力，吸附力较弱，所以也称范德华吸附。
化学键引力比分子引力大得多。
吸附过程分可逆和不可逆。
常见的吸附剂有活性炭吸附剂、硅胶吸附剂、活性氧化铝、沸石分子筛、有机树脂吸附剂等。
2、吸附平衡是如何定义的，平衡吸附量如何计算？答：吸附平衡是指在一定温度和压力下，吸附剂与吸附质有足够接触时间，吸附量与解吸量相等，载体中吸附质的浓度不再发生变化时，吸附即达到了动态平衡。
3、吸附等温线的物理意义是什么，温度、吸附质分压对吸附是如何影响的？答：气相吸附过程中，操作温度、压力等均有影响，所以吸附平衡关系可以用不同的方法表示，通常用于等温条件下单位质量吸附剂的吸附容量与气相中吸附质分压的关系来表示，即q*＝f(p)，表示吸附容量与气相中吸附质分压的关系曲线称为吸附等温线。
一般，同一平衡分压下，平衡吸附量随着温度升高而降低。
一定温度下，平衡吸附量随气体压力的升高而增加，所以吸附-解吸循环操作方式通常是低温吸附，高温解吸；高压吸附，低压解吸。
4、Langmuir 方程的基本假设是什么，方程的形式和适用范围，方程式中的常数如何求解？ 答：假设：① 吸附剂表面是单分子层吸附；② 被吸附的分子之间没有相互作用力；③ 吸附剂表面是均匀的。
也可写为mm kq q p q p 1*+= 对于一定的吸附剂，其吸附容量是一定的，即q m 一定。
若以p/q*为纵坐标，p 为横坐标作*m 1k q p q kp =+图，可得一直线，该直线斜率为1/q m 。
5、BET 方程的物理意义是什么？答：BET 吸附模型是在Langmuir 方程模型的基础上建立起来的，BET 方程是等温多分子层的吸附模型，其假设条件为：① 吸附剂表面为多分子层吸附，吸附分子在吸附剂上按层次排列；② 被吸附分子间没有相互作用力，每层的吸附服从朗格缪尔吸附模型；③ 第一层的吸附释放的热量为物理吸附热，第二层以上吸附释放的热量为液化热； ④ 总吸附量为各层吸附量的总和。
固体在溶液中的吸附实验报告1. 引言固体在溶液中的吸附是物理化学领域中的重要研究课题。
吸附是指物质在固体表面上的附着现象，它广泛应用于环境治理、化学工程、材料科学等领域。
本实验旨在研究不同条件下固体在溶液中的吸附行为，为进一步理解吸附过程提供实验依据。
2. 实验目的1) 研究不同溶液浓度对固体吸附行为的影响；2) 探究不同温度下固体吸附过程的变化；3) 分析固体表面性质对吸附行为的影响。
3. 实验原理3.1 吸附等温线吸附等温线描述了单位质量或单位表面积上被溶质占据的量与溶液浓度之间的关系。
它是研究固体与溶液相互作用强弱及其影响因素之一。
3.2 吸附热力学吸附过程中，系统发生能量变化，其大小与系统内部能量及外界条件有关。
通过测定系统在不同温度下的吸附量，可以计算吸附过程的热力学参数，如吸附热、吸附熵等。
3.3 吸附动力学吸附动力学研究的是吸附过程中的速率与时间的关系。
通过测定不同时间下的吸附量，可以了解吸附速率及其变化规律。
4. 实验装置与试剂4.1 实验装置本实验采用常规实验室设备，包括恒温槽、振荡器、天平等。
4.2 实验试剂本实验使用了甲基橙作为模型溶质。
溶剂为水。
5. 实验步骤5.1 准备工作1) 将恒温槽加热至设定温度；2) 准备不同浓度的甲基橙溶液；3) 称取一定质量的固体样品。
5.2 吸附等温线测定1) 将恒温槽中的溶液加入振荡器中；2) 将固体样品加入振荡器中，并开始振荡；3) 在一定时间间隔内取出一部分溶液样品，并通过分光光度计测定其浓度；4) 计算吸附量，并绘制吸附等温线。
5.3 吸附热力学测定1) 在不同温度下重复5.2步骤；2) 根据吸附等温线计算吸附量，并绘制不同温度下的吸附等温线；3) 根据热力学公式计算吸附热、吸附熵。
5.4 吸附动力学测定1) 在设定温度下，重复5.2步骤，但取样时间间隔缩短；2) 计算不同时间点的吸附量，并绘制吸附动力学曲线。
6. 实验结果与讨论6.1 吸附等温线结果与分析根据实验数据，得到了甲基橙在不同溶液浓度下的吸附等温线。
