Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии - Фролов Ю. Г.
Скачать (прямая ссылка):
6. Используя уравнение БЭТ, рассчитайте удельную" поверхность адсорбента по изотерме адсорбции бензола (варианты I—IV):
I р!ра........... 0,04 0,08 0,16 0,22 0,27 0,36 0,46
А, моль/кг........ 0,348 0,483 0,624 0,724 0,805 0,928 0,13
II р/рз........... 0,05 0,12 0,19 0,26 0,34 0,44 0,50
А, моль/кг........ 0,31 0,593 0,795 0,99 1,21 1,525 1,77
III р/р........ . . . 0,03 0,07 0,12 0,17 0,24 0,31 0,38
А, моль/кг........ 0,196 0,301 0,373-- 0,423 0,488 0,520 0,625
IV р/р ........... 0,02 0,05 0,11 0,19 "6,25 0,30 0,36
А, моль/кг........ 0,104 0,196 0,298 0,387 0,443 0,488 0,550
Площадь, занимаемую молекулой бензола, примите равной 0,49 нм2.
7. Используя уравнение БЭТ, рассчитайте удельную поверхность адсорбента по данным об адсорбции азота:
р/рз.......... 0,1 0,2 0,3 0,4
Л-103, м3/кг...... 0,71 0,31 0,93 1,09
Площадь, занимаемая молекулой азота в плотном монослое, равна 0,16 нм2, плотность азота 1,25 кг/м3.
8. При обработке данных по адсорбции азота на графитированной саже при 77 К с помощью графика, соответствующего линейному уравнению БЭТ, найдено, что тангенс угла наклона прямой составляет 1,5-103, а отрезок, отсекаемый на оси ординат, равен 5 единицам (адсорбция выражена в м3 азота на 1 кг адсорбента при нормальных условиях). Рассчитайте удельную поверхность адсорбента, предполагая, что площадь, занимаемая одной молекулой азота, равна 0,16 им2.
9. Ниже приведены результаты измерения адсорбции газообразного криптона (при 77,5 К) на катализаторе:
р, Па......... 13,22 23,99 49,13 75,70 91,22
/1 • 103, м3/кг...... 1,27 1,5 1,76 1,9 1,98
Значения А даны для криптона при нормальных условиях. Определите константы уравнения БЭТ и удельную поверхность катализатора, принимая, что один атом криптона занимает площадь 0,195 нм2, р8 = — 342,6 Па, плотность криптона равна 3,74 кг/м3.
10. Используя уравнение БЭТ, рассчитайте удельную поверхность адсорбента по изотерме адсорбции азота:
р/ра..... 0,0288 0,050 0,110 0,136 0,175 0,200
А, моль/кг . . 2,16 2,39 2,86 3,02 3,22 3,33
Площадь, занимаемая одной молекулой азота в адсорбционном слое, равна 0,16 нм2.
11. Какую долю (в процентах) составляет давление паров воды в капиллярах радиусом 10-1 и 10~2 мкм от нормального давления насыщенного пара при 298 К? При расчетах примите, что краевой угол равен нулю, а ан,о = 71,96 мДж/м2.
/ТйФассчитайте эффективный диаметр пор силикагеля по экспе-римеТгт^льным данным адсорбции паров бензола на этом адсорбенте при 293 К.
69
Адсорбция plps..... 0,554 0,634 0,763 0,782 0,826 0,882 0,999
А, моль/кг . . 1,62 1,88 3,95 4,35 4,90 17,2 19,2
Десорбция plps ..... 0,948 0,880 0,852 0,810 0,770 0,686 0,610 0,585
А, моль/кг . . 18,98 18,78 18,70 14,69 7,14 2,67 1,91 1,77
Поверхностное натяжение бензола 28,87 мДж/м2, мольный объем 88,79 см3/моль. Постройте интегральную кривую распределения объема порлш их радиусам.
¦\3/ Постройте изотермы адсорбции и десорбции, пользуясь экспериментальными данными капиллярной конденсации паров воды в порах активного угля при 293 К (варианты I—III):
I р-10"2, Па......... 5,32 10,0 11,3 12,5 14,7 17,3 20,0 23,3
А, моль/кг
адсорбция........ 0,5 2,3 4,0 5,0 10,0 16,0 20,0 28,5
десорбция........ 0,5 2,5 5,0 7,5 15,0 23,0 27,6 28,5
II р-Ю~2, Па......... 4,65 9,3 14,0 18,7 20,9 23,3
А, моль/кг
адсорбция........ 0,5 1,5 3,5 20,0 24,0 28,5
десорбция........ 0,5 1,5 13,0 27,0 28,0 28,5
Щ)р/р$............ . 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 0,9 1,0
' А, моль/кг
адсорбция........ 6,5 9,0 11,5 14,0 22,5 26,6 30,0
десорбция........ 7,0 10,3 13,5 16,5 25,0 27,6 30,0
Рассчитайте и постройте интегральную кривую распределения объема пор по размерам. Мольный объем воды 18 см3/моль, давление р5 — = 2338 Па, поверхностное натяжение воды 71,96 мДж/м2.
14. Постройте петлю гистерезиса и интегральную кривую распределения объема пор адсорбента по размерам, используя экспериментальные данные капиллярной конденсации метанола на силикагеле при 293 К (варианты I—II):
I р-10~2, Па...... 16 32 64 79 96 110 128
А, моль/кг
адсорбция..... 2,5 3,5 4,8 6,3 13,0 19,0 22,5
десорбция..... 2,5 3,5 4,8 6,5 17,5 21,2 22,5
II plps.......... 0,2 0,4 0,6 0,8 0,9 1.0
А, моль/кг
адсорбция..... 0,8 1,3 1,6 2,2 4,0 3,87
десорбция..... 0,8 1,3 1,7 3,0 3,7 3,87
При 293 К мольный объем метанола 40,6 см3/моль, поверхностное натяжение 22,6 мДж/м2, давление насыщенного пара 128-102 Па.
(Г?) Рассчитайте характеристическую кривую и убедитесь в ее температурной инвариантности по данным об адсорбции бензола на микропористом активном угле при двух значениях температуры:
Г = 293 К
р, Па......... 0,13 0,51 1,30 3,33 16,7 37,3 95,6 319,8
А, моль/кг...... 1,13 1,69 2,25 2,82 3,94 4,50 5,25 5,77
Т = 323 К
р, Па......... 0,042 0,30 1,87 14,70 49,5 102,9 272,5 721,4
А, моль/кг...... 0,41 0,68 1,36 2,38 3,26 3,80 4,61 5,09
