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實驗報告 溶液吸附法測固體比表面積 1、 實驗目的: 1. 用次甲基藍水溶液吸附法測定顆粒活性炭的比表面積。 2. 了解朗繆爾單分子層吸附理論及用溶液法測定比表面的基本原理。 2、 實驗原理 見預習報告 三．儀器和試劑： 1、儀器 722型光電分光光度計及其附件1臺；康氏振蕩器1臺；容量瓶(500mL)6個；容量瓶(50mL,100mL)各5個；2號砂心漏斗1只，帶塞錐形瓶(100mL)5個；滴管若干；移液管若干。 2、試劑 次甲基藍(質量分數(shù)分別為0.2%和0.1%的原始溶液和標準溶液)；顆粒狀非石墨型活性炭。 四、實驗步驟: 1.樣品活化： 將顆粒活性炭置于瓷坩堝中，放入500℃馬弗爐中活化1h，然后置于干燥器中備用。 試驗中用到的活性炭為顆粒狀，已經(jīng)由老師制備好，此步驟略去。 2.平衡溶液： 取5個潔凈干燥的100mL帶塞錐形瓶，編號，分別準確稱取活性炭約0.1g置于瓶中，記錄活性炭的用量。按下表中的數(shù)據(jù)配制不同濃度的次甲基藍溶液，然后塞上磨口瓶塞，放置在振蕩器上振蕩適當時間，振蕩速率以活性炭可翻動為（實驗所用振蕩器100r左右為宜） 吸附樣品編號 1 2 3 4 5 V(w0.2%次甲基藍溶液)/mL 30 20 15 10 5 V(蒸餾水)/mL 20 30 25 40 45 樣品振蕩達到平衡后，將錐形瓶取下，用玻璃漏斗（塞上棉花）過濾，得到吸附平衡后溶液。分別量取濾液1g，放入500mL容量瓶中，并用蒸餾水稀釋至刻度，待用。 3.原始溶液 為了準確稱取質量分數(shù)約為0.2%的次甲基藍原始溶液（此濃度為一近似值，故需進一步測量），稱取1g溶液放入500mL容量瓶中，并用蒸餾水稀釋至刻度，待用。 4.次甲基藍標準溶液的配制 用移液管吸取0.5mL，1mL，1.5mL，2mL，2.5mL質量分數(shù)0.01%標準次甲基藍溶液于100mL容量瓶中。用蒸餾水稀釋至刻度，即得210-6、410-6、610-6、810-6、1010-6的標準溶液，待用。次甲基藍溶液的密度可以用水的密度代替。 5.選擇工作波長 對于次甲基藍溶液，工作波長為665nm，由于各臺分光光度計波長刻度略有誤差，可取某一待用標準溶液，在600~700nm范圍內每隔5nm測量消光值，以吸光度最大的波長作為工作波長。 測量時發(fā)現(xiàn)最大吸收波長為660nm. 6.測量吸光度 以蒸餾水為空白溶液，在選定的工作波長下，分別測量5個標準溶液、5個稀釋后平衡溶液以及稀釋后的原始溶液的吸光度。 7.實驗測定完成，關閉分光光度計，倒掉比色皿中溶液，用蒸餾水、乙醇洗凈，放入盒中。倒掉殘余的亞甲基藍溶液，洗凈各類玻璃儀器，整理試驗臺，指導老師簽字。 五．數(shù)據(jù)記錄 ①最大工作波長的測量，以質量分數(shù)1010-6的標準溶液為待測液 入射波長 / nm 吸光度 A 入射波長 / nm 吸光度 A 610 0.313 615 0.315 620 0.325 625 0.324 630 0.336 635 0.368 640 0.406 645 0.456 650 0.502 655 0.541 660 0.572 665 0.574 670 0.525 675 680 0.292 685 畫出吸收曲線 可以看出，當吸收波長為665nm時候,溶液的吸光度最大，故選取665nm為工作波長。 ②工作曲線 標準溶液濃度計算可采用公式如下 (6) 其中M為次甲基藍摩爾質量，為373.9g/mol；V1為標準液體積；V為容量瓶體積，都為0.1L；ρ為溶液密度，看作與水相同；w為標準液質量分數(shù)，即0.01%。 測量數(shù)據(jù)見下表 標準溶液編號 1 2 3 4 5 V(標準溶液)/mL 0.50 1.00 1.50 2.00 2.5 溶液濃度c(mol/L) 1.337E-06 2.675E-06 4.012E-06 5.349E-06 6.686E-06 吸光度A 0.068 0.165 0.225 0.388 0.574 做出標準工作曲線如下 ③ 根據(jù)圖2及吸光度值，求出相應的濃度。 實驗中稱取原始溶液0.5g進行稀釋，測量得到的濃度*1000倍為原始溶液濃度C0 樣品編號 1 2 3 4 5 原始溶液吸光度 0.386 原始溶液濃度（C0） 4.99110-3 mol/L 平衡液吸光度 0.331 0.197 0.080 0.035 0.016 測量平衡液濃度(10-6mol/L) 4.409 2.982 1.738 1.258 1.057 ④ 計算吸附量 實驗中測量得到的平衡溶液的濃度*500倍為平衡溶液濃度C 吸附量Γ的計算公式為Γ=（C0-C）V/m ，其中V為加入的次甲基藍溶液體積，帶入各組數(shù)據(jù)得下表， 樣品編號 1 2 3 4 5 活性炭質量/g 0.1088 0.1081 0.1004 0.1018 0.1011 平衡液濃度C (10-3mol/L) 2.2045 1.491 0.869 0.629 0.5285 1/c 453.6176004 670.6908115 1150.747986 1589.825119 1892.147588 吸附量Γ (mol/g) 0.000768336 0.000647549 0.000615837 0.000428487 0.000220697 1/Γ 1301.513248 1544.285714 1623.807213 2333.791839 4531.092437 ⑤作朗格繆爾吸附等溫線 ⑥求飽和吸附量Γ∞和吸附常數(shù)K. 計算1/Γ,1/c,做1/Γ~1/c圖，由直線斜率及截距求出Γ∞和吸附常數(shù)K ?！? 3.26410-4mol/L K =1896 最后，由 S比= ?！轓AA=3.26410-46.621023mol?11.5210?18m2g?1得到S比=328.44m2g?1 6． 實驗討論： 1. 本次試驗中影響測定結果的原因主要有溫度、吸附質的濃度和震蕩時間。 2. 誤差分析：在使用分光光度計測量吸光度時，儀器讀數(shù)不穩(wěn)定，可能會有一些讀數(shù)偏差（實驗中有一臺折光儀分界線模糊，無法讀數(shù)）；配溶液時使用的容量瓶、燒杯、滴管等有雜質；稱量活性炭時吸附了空氣中的物質使示數(shù)偏大等等。 3.為了使活性炭更好地吸附次甲基藍，震蕩時間應該不小于2h，且保持頻率適中，在100左右即可。 4.使用分光光度計測吸光度時要注意，每改變一次測量波長都應該重新進行矯正，使儀器適應新的波長；將吸光池垂直放在槽中，以免改變光程；保持有光通過的兩壁潔凈。 5.測量溶液濃度時應該選擇合適的稀釋倍數(shù)，否則可能會使吸光度超出量程。Lambert-beer定律只適用于稀溶液，濃度過大，吸光度和濃度偏離直線，因此要保證溶液的濃度不超過準確范圍。 6.在稱取活性炭時，動作要迅速，活性碳容易吸潮，否則碳對亞甲基藍的吸附減少，使得測量結果偏小。在每次稱量完后都需要蓋上活塞?；钚蕴康馁|量應盡量接近提供的0.1g值，以保證有吸附達到平衡又沒有明顯的過飽和現(xiàn)象。