ADSORCIÓ D’ÀCID ACÈTIC PER CARBÓ ACTIU

  [pic 3]  [pic 4]

[pic 5]

Guions de pràctiques:

ADSORCIÓ D’ÀCID ACÈTIC PER CARBÓ ACTIU

[pic 6]

[pic 7]

ADSORCIÓ D’ÀCID ACÈTIC PER CARBÓ ACTIU

1. INTRODUCCIÓ

Els processos d’adsorció son àmpliament utilitzats en moltes aplicacions industrials, com per exemple en la purificació d’aigua potable o tractaments d’aigües residuals.

L’adsorció es un procés mitjançant el qual s’extrau matèria d’una fase i es concentra sobre la superfície d’una altra (generalment sòlida). Per això es considera com un fenomen subsuperficial. La substancia que es concentra a la superfície o s’adsorbeix s’anomena “adsorbat” , mentre que la fase adsorbent es l’adsorbent”.

Es important no confondre l’adsorció amb l’absorció, procés aquest últim en el qual les molècules o àtoms d’una fase interpenetren gairebé uniformement a l’altre fase constituint una “solució” amb aquesta.

[pic 8]

La major part d’adsorbents son materials molt porosos i l’adsorció té lloc principalment sobre les parets dels porus o a llocs específics dins de la partícula.

Donat que els porus generalment son molt petits, l’àrea de la superfície interna és superior a l’àrea externa. La separació es produeix degut a la diferencia de pes molecular o de polaritat de les partícules que donen lloc a que algunes molècules s’adhereixin amb mes força a la superfície que altres o perquè els porus son massa petits per admetre les molècules grans. En molts casos l’adsorbat es fixa tan fort que permet una separació completa d’aquest component des de el fluid amb molt poca adsorció de la resta de components. Es possible regenerar el adsorbent amb la finalitat d’obtenir l’adsorbat en forma concentrada o pràcticament pura.

En aquesta pràctica s’estudia l’adsorció d’una substancia dissolta en un líquid utilitzant carbó actiu com adsorbent.

Els adsorbents de carbó s’utilitzen per eliminar substancies orgàniques d’aigües residuals, amb l’objectiu de millorar el sabor i reduir la formació de compostos tòxics.

La major part d’adsorbents son materials molt porosos i l’adsorció té lloc principalment sobre les parets dels porus o a llocs específics dins de la partícula.

1. OBJECTIUS

• Determinar les isotermes d’adsorció d’una substància química (àcid acètic) sobre un sòlid

(carbó actiu).

• Modelitzar el comportament del procés d’adsorció utilitzant isotermes d’adsorció conegudes.

1. CONSIDERACIONS TEÒRIQUES

Els processos d’adsorció de substancies en adsorbents sòlids poden estudiar-se mitjançant les isotermes d’adsorció. Aquestes isotermes descriuen la relació d’equilibri entre la concentració de la substància en la fase líquida i la concentració d’aquesta substancia en la fase sòlida a una temperatura determinada.

L’equació de la reacció a utilitzar formulada i igualada correspon a :

[pic 9]

NaOH (aq) + C8H5KO4 (aq)  →  C8H5NaKO4 (aq) + H2O

En aquesta pràctica es determinarà experimentalment l’adsorció d’acètic sobre carbó actiu i el procés d’adsorció s’estudiarà segons les isotermes que es descriuen a continuació:

- Isoterma de Freundlich: La isoterma s’expressa:

[pic 10]

Ce = concentració d’equilibri d’adsorbat a la solució residual (mol/L)

qe = concentració d’equilibri del adsorbat per unitat de massa d’adsorbent (mol/g)

kF y n = Constants

Aquesta equació es compleix sempre i quan la temperatura romangui constant, com es el cas d’aquesta pràctica.

Les constants de l’equació es poden determinar analíticament a partir de les dades experimentals, per linealització de l’Eq 1.

[pic 11]

Per obtenir les constants kF i n es representa gràficament: log (qe) “versus” log (Ce).

- Isoterma de Langmuir: L’isoterma pot expressar-se:

[pic 12]

Ce = concentració d’equilibri d’adsorbat a la solució residual (mol/L)

qe = concentració d’equilibri del adsorbat per unitat de massa d’adsorbent (mol/g)

KL = Qo * b, on Qo i b son constants de Langmuir.

Qo= concentració de saturació d’adsorbat per unitat de massa d’adsorbent (mol/g). b = relació de les constants d’equilibri d’adsorció i desorció (L/mol).

Linealitzant l’Eq 3:

[pic 13]

Es representa gràficament (Ce/qe) Vs Ce per obtenir les constants de la isoterma de Langmuir.

- Equació de Redlich-Peterson te l’expressió:

[pic 14]

On:

Ce = concentració d’equilibri d’adsorbat a la solució residual (mol/L)

qe = concentració d’equilibri del adsorbat per unitat de massa d’adsorbent (mol/g)

KR, ar i g = Constants.

Linealitzant:

[pic 15]

1. PROCEDIMENT EXPERIMENTAL

Material:

- 2 matrassos de 250 ml (Classe B, error ±0.3ml)

-3 matrassos de 100 ml (Classe B, error ±0.20 ml)

-2 buretes de 25ml (Classe B, error ±0.06 ml)

-4 embuts de vidre i paper de filtre

-4 erlenmeyers amb tap (error ±0.3ml)

-Pipetes de 5, 10, 1ml (error ±0.01ml, ±0.02ml, ±0.004ml, respectivament)*1

-Termòmetre

Reactius:

-NaOH

-Ftalat potàssic

-Carbó actiu

-Àcid acètic glacial (CH3COOH)

Taula 1 Propietats dels reactius

R35- Provoca cremades greus

                     R10- Inflamable

S1/2 Conservi’s sota clau i lluny de l’abast dels nens.

S37/39 Ús de guants adequats i protecció dels ulls i la cara.  

S26 En cas de contacte amb els ulls, renti’s amb abundant aigua i acudeixi al metge.

S45 En cas d’accident o malestar, acudeixi directament al metge i mostri-li l’etiqueta.

S23 No respirar els gasos/fums/vapors o aerosols.

*1 les dades estan extretes del llibre Anàlisi Química. Skoog

...