Práctica #7: Isotermas de Adsorción

Práctica #7: Isotermas de Adsorción

ANTECEDENTES

Los experimentos sobre adsorción que con más frecuencia se realizan, consisten en la medida de la relación entre la cantidad de gas o líquido adsorbido, sobre una determinada cantidad de adsorbente. Estas medidas se realizan a una temperatura constante y los resultados se representan gráficamente en las llamadas Isotermas de Adsorción. Lo que mide experimentalmente es el volumen del líquido o gas adsorbido por una cantidad de adsorbente, o la variación del peso que experimenta el adsorbente cuando ha estado en contacto con el adsorbato.

En esta práctica, la adsorción de la fase líquida sobre el sólido es el resultado de dos fenómenos: uno es el de adsorción física y el otro es el de la química. La ecuación de Freundlich es útil para predecir el comportamiento del carbón activado en la mayoría de las aplicaciones en la fase líquida.

                X = k Cn   ó también    X/m = k Cn   ó     X/m = kC1/n

Donde:

        X= cantidad de gas o líquido adsorbido

        m= gramos de adsorbente (carbón activado)

        C= concentración inicial del gas

        k y n = constantes empíricas

Aplicando logaritmos a la ecuación:        ln X = ln k  +  nC

Ó también:        ln (X/m) = ln k + n lnC     ó bien        ln (x/m) = ln k + (1/n) lnC

El área superficial del carbón activado puede estimarse mediante la Isoterma de Langmuir que considera sólo la formación de monocapa.

θ = K C/(1+KC)

Donde:

        Q = fracción de superficie cubierta por el adsorbato

        K = cte. De equilibrio de la adsorción

        C= Concentración inicial del gas o líquido.

OBJETIVO DE LA PRÁCTICA

1.- Estudiar la adsorción sobre carbón vegetal (activado) de un soluto en solución acuosa.

2.- Determinar la relación existente de ácido acético adsorbido por carbón activado y la concentración de equilibrio del ácido en la fase acuosa.

3.- Deducir la isoterma de adsorción que mejor describe el proceso estudiado.

4.- Determinar el área superficial del carbón activado aplicando la isoterma de Langmuir.

MATERIALES Y REACTIVOS

PROCEDIMIENTO  EXPERIMENTAL

1. En 6 matraces Erlenmeyer de 250 ml, colocar: 5 ml de solución de ácido acético y oxálico a 0.5 N en el primero, 10 ml del mismo ácido 0.25 N en el segundo, 25 ml del mismo ácido a 0.125 N en el tercero, y 50 ml de soluciones 0.0625 N, 0.0312N y 0.0156N respectivamente en los matraces 4º, 5º y 6º.
2. Valorar los gramos de ácido de las alícuotas anteriores con solución de NaOH 0.1 N, usando como indicador la fenolftaleína; para conocer los gramos de ácido iniciales (C1).
3. Enumerar y etiquetar los 6 matraces Erlenmeyer.
4. Colocar 100 ml de ácido acético y oxálico de las siguientes concentraciones en cada matraz respectivamente: 0.5 N, 0.25N, 0.125N, 0.0625N, 0.0312N y 0.0156N.
5. Agregar 1 gramo de carbón activado pulverizado (m) a cada uno de los 6 matraces anteriores, mezclar y dejar un mínimo de 2 horas agitando intermitentemente.
6. Filtrar las suspensiones anteriores y tomar alícuotas de los filtrados del tamaño que en el paso 1, y valorar los gramos de ácido residual (C2) con NaOH 0.1N.
7. Registre la temperatura a la que se llevan a cabo las mediciones y realice para cada par de matraces los cálculos respectivos.

REPORTE DE RESULTADOS Y CÁLCULOS

1.- TABLA DE RESULTADOS EXPERIMENTALES

Donde:
        C1= gramos iniciales de ácido en cada solución.

        C2= gramos finales de ácido en cada solución

        X= C1-C2 = gramos de acido adsorbidos.

Para calcular los gramos de ácido, sabemos que:

Gramos de ácido = (Normalidad de NaOH) *(Vol gastado de NaOH)*(meq de ácido)

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