1、實驗七：溶液吸附法測定比表面一、實驗目的：1、用溶液吸附法測定顆?；钚蕴康谋缺砻?；2、了解溶液吸附法測定比表面的基本原理；3、進一步熟悉722型分光光度計的使用；二、實驗原理：(1) 比表面是指單位質(zhì)量(或單位體積)的物質(zhì)所具有的表面積，其數(shù)值與分散粒子大小有關(guān)。測定固體物質(zhì)比表面的方法很多，常用的有BET低溫吸附法、電子顯微鏡法和氣相色譜法等，不過這些方法都需要復雜的裝置，或較長的時間。而溶液吸附法測定固體物質(zhì)比表面，儀器簡單，操作方便，還可以同時測定許多個樣品，因此常被采用，但溶液吸附法測定結(jié)果有一定誤差。其主要原因在于：吸附時非球型吸附層在各種吸附劑的表面取向并不一致，每個吸附分子的投影

2、面積可以相差很遠，所以，溶液吸附法測得的數(shù)值應以其它方法校正之。然而，溶液吸附法常用來測定大量同類樣品的相對值。溶液吸附法測定結(jié)果誤差一般為10%左右。(2) 水溶性染料的吸附已廣泛應用于固體物質(zhì)比表面的測定。在所有染料中，次甲基藍具有最大的吸附傾向。研究表明，在大多數(shù)固體上，次甲基藍吸附都是單分子層，即符合朗格繆爾型吸附。但當原始溶液濃度較高時，會出現(xiàn)多分子層吸附，而如果吸附平衡后溶液的濃度過低，則吸附又不能達到飽和，因此，原始溶液的濃度以及吸附平衡后的溶液濃度都應選在適當?shù)姆秶鷥?nèi)。本實驗原始溶液濃度為0.2%左右，平衡溶液濃度不小于0.1%。(3) 根據(jù)朗格繆爾單分子層吸附理論，當次甲基藍

3、與活性炭達到吸附飽和后，吸附與脫附處于動態(tài)平衡，這時次甲基藍分子鋪滿整個活性粒子表面而不留下空位。此時吸附劑活性炭的比表面可按式(1)計算: (1)式中，S為比表面(mkg); C為原始溶液的質(zhì)量分數(shù); C為平衡溶液的質(zhì)量分數(shù); G為溶液的加入量(kg); W為吸附劑試樣質(zhì)量(kg); 2.4510是1kg次甲基藍可覆蓋活性炭樣品的面積(mkg)。(4)次甲基藍分子的平面結(jié)構(gòu)如圖4.1所示。陽離子大小為1.7010m7610m32510m。次甲基藍的吸附有三種趨向：平面吸附，投影面積為1.3510-18 m；側(cè)面吸附，投影面積為7.510-19 m；端基吸附，投影面積為39.510m。對于非石

4、墨型的活性炭，次甲基藍可能不是平面吸附，也不是側(cè)面吸附，而是端基吸附根據(jù)實驗結(jié)果推算，在單層吸附的情況下，1mg次甲基藍覆蓋的面積可按2.45 m計算。 圖 1 次甲基藍分子的平面結(jié)構(gòu)(5) 本實驗溶液濃度的測量是借助于分光光度計來完成的。根據(jù)光吸收定律，當入射光為一定波長的單色光時，某溶液的光密度與溶液中有色物質(zhì)的濃度及溶液的厚度成正比，即其中： A吸光度； I透射光強度； I0 入射光強度； K吸收系數(shù)；C溶液濃度；L溶液的光徑長度。一般說來，光的吸收定律能適用于任何波長的單色光，但對于一個指定的溶液，在不同的波長下測得的吸光度不同。如果把波長對吸光度A作圖，可得到溶液的吸收曲線，如圖(2

5、)所示。為了提高測量的靈敏度，工作波長應選擇在吸光度A值最大時所對應的波長。對于次甲基藍，本實驗所用的工作波長為665nm。 實驗首先測定一系列已知濃度的次甲基藍溶液的吸光度，繪出AC工作曲線，然后測定次甲基藍原始溶液及平衡溶液的吸光度，再在AC曲線上查得對應的濃度值，代入(1)式計算比表面。三、實驗步驟：1、活化樣品：將顆粒活性炭置于瓷坩堝中，放入馬弗爐內(nèi)，500下活化1h（或在真空烘箱中300活化1h）,然后放入干燥器中備用；2、取兩只帶塞磨口錐心瓶，分別加入準確稱量過的約0.2g的活性炭（兩份盡量平行），再分別加入50g（50ml）0.2%的次甲基藍溶液，蓋入磨口塞，輕輕搖動，其中一份放

6、置1h,即為配制好的平衡溶液，另一份放置一夜，認為吸附達到平衡，比較兩個測定結(jié)果。3、配制次甲基藍標準溶液：用移液管分別量取5ml、8ml、11ml、0.01%標準次甲基藍溶液置于1000ml容量瓶中，用蒸餾水稀釋至1000ml，記得到510,810、1110三種濃度的標準溶液。4、平衡溶液處理：取吸附后平衡溶液約5ml，放入1000ml容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度。5、選擇工作波長：對于次甲基藍溶液，吸附波長應選擇655nm,由于各臺分光光度計波長略有差別，所以，實驗者應自行選取工作波長，用510標準溶液在600nm-700nm范圍測量吸光度，以吸光度最大時的波長作為工作波長。6、測量溶液吸

7、光度：以蒸餾水為空白溶液，分別測量510,810、1110三種濃度的標準溶液以及稀釋前的原始溶液和稀釋后的平衡溶液的吸光度。每個樣品須測得三個有效數(shù)據(jù)，然后取平均值。四、數(shù)據(jù)處理：1、記錄數(shù)據(jù)：不同濃度的次甲基藍溶液的吸光度（A）次甲基藍溶液吸光度A123平均510標準溶液810標準溶液1110標準溶液次甲基藍原始溶液達到吸附平衡后次甲基藍溶液24h后的平衡液2、作工作曲線，將510,810、1110三種濃度的標準溶液的吸光度對溶液作圖，即得一工作曲線3、求次甲基藍原始溶液濃度C0及平衡后溶液濃度C?？捎蓪嶒灉y得的次甲基藍原始溶液和吸附達平衡后溶液的吸光度，從工作曲線上查得對應的溶液濃度C0和

8、C。4、根據(jù)公式1計算活性炭的比表面。五、注意事項：1、 測定溶液吸光度時，須用濾紙輕輕擦干比色皿外部，以保持比色皿暗箱內(nèi)干燥。2、 測定原始溶液和平衡溶液的吸光度時，應把稀釋后的溶液搖勻再測。3、 活性炭顆粒要均勻，且三份稱重應盡量接近。六、思考題：1、 為什么次甲基藍原始溶液濃度要選在0.2%左右，吸附后的次甲基藍溶液濃度要在0.1%左右？若吸附后溶液濃度太低，在實驗操作方面應如何改動？答：次甲基藍溶液具有最大的吸附傾向，原始溶液濃度較高時，會出現(xiàn)多分子層吸附，吸附平衡后溶液的濃度過低，則吸附又不能達到飽和，因此選擇這個適當?shù)姆秶蝗粑胶笕芤簼舛忍?，則適當減少活性炭的量，增加原始次甲基藍溶液的量。2、 用分光光度計測定次甲基藍溶液濃度時，為什么要將溶液稀釋到1/濃度才進行測量？答：濃度過高將導致分光光度計穿不過，致使不能準確測量出其吸光度；3、 如何才能加快吸附平衡