T7 液膜扩散系数的测定

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1、T7.液膜扩散系数的测定指导老师：王帅实验地点：化学楼211一、实验目的1、了解吸附扩散过程的基本原理。2、采用静态吸附法测定吸附过程中的液膜扩散系数。3、掌握使用计算机进行数据处理的方法。二、试剂与仪器试剂：活性炭或吸附树脂，亚甲基蓝。仪器：康氏振荡器，分析天平，容量瓶，移液管，碘量瓶，分光光度计。三、实验原理吸附剂一般具有较大的比表面积，对气体、有机物、金属离子等具有良好的吸附性能。以活性炭和吸附树脂为吸附剂，采用静态吸附法吸附亚甲基蓝，吸附容量计算公式为：式中：C0和C分别为被吸附溶液中亚

2、甲基蓝的初始浓度和时间t时的浓度，mg/L；V为亚甲基蓝溶液的体积，L；W为吸附剂质量，g；吸附剂对溶液中亚甲基蓝的吸附扩散过程为：（1）亚甲基蓝从溶液相扩散到液膜表面；（2）亚甲基蓝从液膜扩散到树脂体相表面；（3）亚甲基蓝从树脂体相表面向颗粒内部扩散。若采用液膜扩散方程描述吸附剂吸附的液膜扩散过程，其方程形式为：式中：k为液膜扩散系数，min-1；t为吸附时间，min；F=Q/Qm为吸附剂的吸附饱和度；Q和Qm分别为时间t时和平衡时的吸附容量，mg/g。四、操作步骤1、亚甲基蓝标准曲线的测定取

3、1.00g/L的亚甲基蓝水溶液5ml于100ml的容量瓶中，稀释至刻度线，摇匀。用移液管从以上制备好的亚甲基蓝溶液中分别吸取1、2、3、4、5、7、9ml于7个100ml的容量瓶中，稀释成0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.50、4.50mg/L，以水为参比，在波长665nm下，用1cm比色皿测定吸光度，以吸光度对浓度作图，绘出标准曲线。2、液膜扩散系数的测定取1.00g/L的亚甲基蓝水溶液1.0ml于100ml的容量瓶中，稀释至刻度线，摇匀。转移50ml至碘量瓶中，加入1.0

4、0g吸附剂，振荡吸附5~90min，取上清液，测定溶液中亚甲基蓝的浓度，计算吸附剂对亚甲基蓝的吸附容量。五、数据处理1、将亚甲基蓝标准曲线测定实验中测得的吸光度数据填入表1，用Origin软件绘制标准曲线，并进行线性拟合，求出线性拟合方程和线性相关系数R2。表1亚甲基蓝标准曲线的测定序号123456C(mg/L)0.501.001.502.002.503.00A0.1170.2370.3500.4610.6090.6972、将吸附实验中测得的不同时间下的溶液吸光度数据填入表2，并用Excel或W

5、PS表格计算C、Q、-ln(1-F)的值，用Origin软件绘制吸附剂对亚甲基蓝的吸附曲线（Q-t关系曲线）。表2亚甲基蓝吸附实验结果吸附剂：活性炭吸附温度：30℃振荡速率：________t/minAC(mg/L)Q(mg/g)-ln(1-F)50.6912.93426630.7065731.269562100.3171.34817640.8651822.124054150.1180.50424090.9495763.391363200.0680.29219680.970784.4158672

6、50.0520.22434270.9775665.263165300.0510.22010180.977995.3501761200.0400.17345210.982655-3、采用Origin软件、Matlab软件与最小二乘法，以液膜扩散方程方程对数据进行线性拟合，求出液膜扩散系数。Origin8.0模拟结果最小二乘法结果y=0.011421x+3.121485R2=0.995574Matlab模拟结果六、思考与讨论1、吸附实验测得的吸光度值在标准曲线测量数据点范围之外时，如何处理？应将实验

7、浓度稀释到标准曲线之内再进行测定2、对标准曲线和液膜扩散方程线性拟合时，是否所有数据均呈线性关系？大致趋势是这样，有时候点离线太远，则放弃，视为废点3、扩散过程是否还可以用其它动力学模型描述？各种模型表示什么意义？各种模型的扩散系数有什么意义？准一级动力学模型、准二级动力学模型和粒内扩散模型是研究吸附动力学的经典模型，主要用于测定吸附过程中物质转移及物理化学反应的速率控制步骤.动力学常数k可用于判断吸附速率的快慢.  粒内扩散模型拟合图为三段式非线性图，说明吸附是一个连续性的分段过程.  第一阶

8、段的线性吸附与表层扩散有关，第二阶段为粒内扩散过程，第三阶段是吸附与脱附的平衡动态过程.