固体在溶液中的吸附实验报告物化实验报告《固体从溶液中的吸附》

在学习生活中，特别是理科工科的学生经常要做实验，这时候就免不了写实验报告，那么大家知道实验报告怎么写吗？下面是小编为大家整理的固体在溶液中的吸附实验报告，适用于所有需要撰写实验报告的理工科学生，欢迎阅读。

固体在溶液中的吸附实验报告1

一、实验目的

（1）测定活性炭在醋酸水溶液中对醋酸的吸附作用，并由此计算活性炭的比表面；

（2）验证弗罗因德利希（Freundlich）经验公式和兰格缪尔(Langmuir)吸附公式；

（3）了解固-液界面的分子吸附。

二、实验原理

对于比表面很大的多孔性或高度分散的吸附剂，象活性炭和硅胶等，在溶液中有较强的吸附能力。由于吸附剂表面结构的不同，对不同的吸附质有着不同的相互作用，因而吸附剂能够从混合溶液中有选择地把某一种溶质吸附。根据这种吸附能力的选择性，在工业上有着广泛的应用，如糖的脱色提纯等

吸附能力的大小常用吸附量Г表示之。Г通常指每克吸附剂吸附溶质的物质的量，在恒定温度下，吸附量与溶液中吸附质的平衡浓度有关，弗罗因德利希（Freundlich）从吸附量和平衡浓度的关系曲线，得出经验方程：

(1)

式中：x为吸附溶质的物质的量，单位为mol；m为吸附剂的质量，单位为g；c为平衡浓度，单位为mol·L-1；k，n为经验常数，由温度、溶剂、吸附质及吸附剂的性质决定（n一般在0.1-0.5之间）。

将（1）式取对数：

lgГ = lg＝lgc +lgk (2)

以lgГ对lgc作图可得一直线，从直线的斜率和截距可求得n和k。（1）式纯系经验方程式，只适用于浓度不太大和不太小的溶液。从表面上看，k为c=1时的Г，但这时（1）式可能已不适用。一般吸附剂和吸附质改变时，n改变不大，而k值则变化很大。

兰格缪尔(Langmuir)根据大量实验事实，提出固体对气体的单分子层吸附理论，认为固体表面的吸附作用是单分子层吸附，即吸附剂一旦被吸附质占据之后，就不能再吸附。固体表面是均匀的，各处的吸附能力相同，吸附热不随覆盖程度而变，被吸附在固体表面上的分子，相互之间无作用力；吸附平衡是动态平衡，并由此导出下列吸附等温式，在平衡浓度为c时的吸附量Г可用下式表示：

(3)

Г∞为饱和吸附量，即表面被吸附质铺满单分子层时的吸附量。k是常数，也称吸附系数。

将(3)式重新整理可得：

=+c (4)

以对c作图，得一直线，由这一直线的斜率可求得Г∞，再结合截距可求得常数k。这个k实际上带有吸附和脱附平衡的平衡常数的性质，而不同于弗罗因德利希方程式中的k。

根据Г∞的数值，按照兰格缪尔单分子层吸附的模型，并假定吸附质分子在吸附剂表面上是直立的，每个醋酸分子所占的面积以0.243nm2计算(此数据是根据水-空气界面上对于直链正脂肪酸测定的结果而得)。则吸附剂的比表面S0可按下式计算得到：

(5)

式中S0为比表面，即每克吸附剂具有的总表面积(m2/g)；N0为阿佛加德罗常数(6.02×1023分子/摩尔)；α∞为每个吸附分子的横截面积；1018是因为1m2=1018nm2所引入的换算因子。

根据上述所得的比表面积，往往要比实际数值小一些。原因有二：一是忽略了界面上被溶剂占据的部分；二是吸附剂表面上有小孔，醋酸不能钻进去，故这一方法所得的比表面一般偏小。不过这一方法测定时手续简便，又不要特殊仪器，故是了解固体吸附剂性能的一种简便方法。

三、实验仪器与试剂

1、仪器

HY-4型调速多用振荡器（江苏金坛）1台，带塞锥形瓶(125mL)7只，移液管(25mL、5mL、10 mL)各1支，洗耳球1支，碱式滴定管1支，温度计1支，电子天平1台，称量瓶1个。

2、实验试剂

NaOH标准溶液（0.0910mol·L-1），醋酸标准溶液（0.3958 mol·L-1），活性炭，酚酞指示剂。

四、实验步骤

（1）准备6个干的编好号的125 mL锥形瓶（带塞）。按记录表格中所规定的浓度配制50 mL醋酸溶液，注意随时盖好瓶塞，以防醋酸挥发。

（2）将120℃下烘干的活性炭（本实验不宜用骨炭）装在称量瓶中，瓶里放上小勺，用差减法称取活性炭各约1g(准确到0.001g)放于锥形瓶中。塞好瓶塞，在振荡器上振荡半小时，或在不时用手摇动下放置1小时。

（3）使用颗粒活性炭时，可直接从锥形瓶里取样分析。如果是粉状性活性炭，则应过滤，弃去最初10mL滤液。按记录表规定的体积取样，用标准碱溶液滴定。

（4）活性炭吸附醋酸是可逆吸附。使用过的活性炭可用蒸馏水浸泡数次，烘干后回收利用。

五、注意事项

（1）温度及气压不同，得出的吸附常数不同

（2）使用的仪器干燥无水；注意密闭，防止与空气接触影响活性炭对醋酸的吸附。

（3）滴定时注意观察终点的到达。

（4）在浓的HAc溶液中，应该在操作过程中防止HAc的挥发，以免引起较大的误差。

（5）本实验溶液配制用不含CO2的蒸馏水进行。

六、实验记录与处理

（1）将实验数据记录到表84-1。

（2）由平衡浓度c及初始浓度c0，按公式：计算吸附量，式中V为溶液总体积，单位为L；m为活性炭的质量，单位为g。

（3）作吸附量Г对平衡浓度c的等温线。

（4）以lgГ对lgc作图，从所得直线的斜率和截距可求得(1)式中的常数n和k。

（5）计算，作- c图，由图求得Г∞，将Г∞值用虚线作一水平线在Г- c图上。这一虚线即是吸附量Г的渐近线。

（6）由Г∞根据(5)式计算活性炭的比表面。

表 84-1 实验数据记录

实验温度：大气压：

(1)吸附量Γ对平衡浓度c的等温线

(2)以lgΓ对lgc作图

(3)作c/Γ-c图

固体在溶液中的吸附实验报告2

一、实验目的：

1. 熟悉溶液吸附法测定固体比表面的原理和实验方法。

2. 测定活性炭的比表面。

二、实验原理：

1 吸附能力的大小常用吸附量Γ表示之，Γ通常指每克吸附剂上吸附溶质的量。吸附量Γ的大小与吸附平衡时溶质的浓度c有关，常用的关系式有两个：

（1）Freundlich经验公式：

Γ= x / m = kc1/ n

lgΓ=1/n·lgc + lgk

以lgΓ对lgc作图，由斜率和截距可求得参数n和k。

（2）Langmuir吸附方程式：

用c/Γ对c作图，由直线的斜率可求得Γ∞，并进一步计算出吸附剂的比表面积S0 ：

S0/（m2/g）=

三、实验仪器与试剂：.

仪

器：电动振荡器，分析天平，酸式滴定管，碱式滴定管，具塞锥形瓶，移液

管。

药品：活性炭，HAc溶液（0.4 mol·L-1 ），NaOH溶液（0.1 mol·L-1 ），酚酞指示剂。

四、实验步骤：

1. 取5 个洗净干燥的带塞锥形瓶，分别放入约1g(准确到0.001g)的活性炭，并将5 个锥形瓶标明号数，用滴定管分别按下列数量加入蒸馏水与醋酸溶液。

2. 将各瓶溶液配好以后，用磨口瓶塞塞好，摇动锥形瓶，使活性炭均匀悬浮于醋酸溶液中，然后将瓶放在振荡器中，振荡器温度设定在30℃, 盖好固定板，振荡30min。

3. 振荡结束后，因使用的是颗粒活性炭，可直接从锥形瓶中取上清液分析。因为吸附后HAC 浓度不同，所取体积也不同。从1 号瓶中取10.00mL，从2，3号瓶中各取20.00mL 的醋酸溶液，4，5 号瓶中各取40.00mL 的醋酸溶液用标准NaOH 溶液滴定，以酚酞为指示剂，每瓶滴二份，求出吸附平衡后醋酸的浓度。因为稀溶液较易达到平衡，而浓溶液不易达到平衡，因此滴定分析平衡浓度时，应从稀到浓依次分析。

4. 用移液管取10.00mL 原始HAC 溶液并标定其准确浓度。并将5 个锥形瓶标明号数，用滴定管分别按下列数量加入蒸馏水与醋酸溶液。

五实验数据记录及处理

1. 计算各瓶中醋酸的起始浓度C0，平衡浓度C 及吸附量Г (mol·

g-1)

2. 吸附等温线的绘制：以吸附量Г 对平衡浓度C 作出曲线。

3．LgГ 对lgc 作直线，由斜率和截距求出j 和k

4．4．c/Г 对c 作直线：

求得Г∞和常数K

5. 由Г∞计算活性炭的比表面。S0（m2/g）＝Г∞×6.023×1023×24.3×10-20 六思考题

1．吸附作用与哪些因素有关？固体吸附剂吸附气体与从溶液中吸附溶质有何不同？

答：吸附作用与温度压力、溶剂、吸附剂与吸附剂的性质有关。固体在溶液中的吸附，除了吸附溶剂还有吸附溶质，液固吸附达到平衡时间更长，固体吸附剂吸附气体受温度、压力及吸附剂和吸附质性质的影响，气体吸附是放热过程，温度升高，吸附量减少，压力增大吸附量和吸附速率增大，一般吸附质分子结构越复杂，被吸附能力越高。

2，佛罗因德利希吸附等温式与朗缪而吸附等温式有何区别？

朗缪尔吸附等温式是一个理想的吸附公式；他代表了在均匀表面上，吸附分子彼此没有作用，而且吸附是单分子层情况下吸附达平衡时的规律性，有饱和吸附量值；佛罗因德利希吸附等温式属于真实吸附，是经验公式，范围比朗缪尔等温式要大一些，没有饱和吸附量值。

3，如何加快吸附平衡的到达？如何判断是否达到吸附平衡？

a、提高振荡速度；b、滴定两次不同时间的醋酸浓度时，两次消耗NaOH体积相同，即可判断吸附以达到平衡。

固体在溶液中的吸附实验报告3

一、实验目的

（1）测定活性炭在醋酸水溶液中对醋酸的吸附作用，并由此计算活性炭的比表面；

（2）验证弗罗因德利希（Freundlich）经验公式和兰格缪尔(Langmuir)吸附公式；

（3）了解固-液界面的分子吸附。

二、实验原理

x ???kcn (1) m1

将（1）式取对数：

lgГ = lgx1＝lgc +lgk (2) mn

ck ???? (3) 1?ck

Г∞为饱和吸附量，即表面被吸附质铺满单分子层时的吸附量。k是常数，也称吸附系数。

将(3)式重新整理可得：

c11=+c (4) ???k??

以c?对c作图，得一直线，由这一直线的斜率可求得Г∞，再结合截距可求得常数k。这个k实际上带有吸附和脱附平衡的平衡常数的性质，而不同于弗罗因德利希方程式中的k。

???6.02?1023?0.243 S0????N0?a?? (5) 1018

三、实验仪器与试剂

1、仪器

2、实验试剂

NaOH标准溶液（0.0910mol·L-1），醋酸标准溶液（0.3958 mol·L-1），活性炭，酚酞指示剂。

四、实验步骤

（1）准备6个干的编好号的125 mL锥形瓶（带塞）。按记录表格中所规定的浓度配制50 mL醋酸溶液，注意随时盖好瓶塞，以防醋酸挥发。

（4）活性炭吸附醋酸是可逆吸附。使用过的活性炭可用蒸馏水浸泡数次，烘干后回收利用。

五、注意事项

（1）温度及气压不同，得出的吸附常数不同

（2）使用的仪器干燥无水；注意密闭，防止与空气接触影响活性炭对醋酸的吸附。

（3）滴定时注意观察终点的到达。

（4）在浓的HAc溶液中，应该在操作过程中防止HAc的挥发，以免引起较大的误差。

（5）本实验溶液配制用不含CO2的蒸馏水进行。

六、实验记录与处理

（1）将实验数据记录到表84-1。

（2）由平衡浓度c及初始浓度c0，按公式：???c0?c?Vm计算吸附量，式中V为溶液总体积，单位为L；m为活性炭的质量，单位为g。

（3）作吸附量Г对平衡浓度c的等温线。

（4）以lgГ对lgc作图，从所得直线的斜率和截距可求得(1)式中的常数n和k。

（5）计算c?，作c?- c图，由图求得Г∞，将Г∞值用虚线作一水平线在Г- c图上。这一虚线即是吸附量Г的渐近线。

（6）由Г∞根据(5)式计算活性炭的比表面。

固体在溶液中的吸附实验报告4

一、物理吸附和化学吸附

固体表面的分子、原子或离子，同液体表面一样，所处的力场也是不对称、不饱和的。不论是在空气中或是在溶液中的固体，其表面上各个质点从固体内部受到的作用力要比从外部气体或液体方面受到的作用力大的多。因此，固体表面液存在剩余的表面自由能，同样具有自动降低这种能量的趋势。不过固体表面又不同于液体表面，一般情况下其各个质点是固定而不可移动的，表面的形状不能任意地自由变化，也不能随意地收缩和展开而改变其大小。所以，固体表面自动降低自由能地趋势往往表现为对气体或液体中地相间界面，在此相间界面上常会出现气体组分或溶质组分浓度升高地现象，这就是固体表面的吸附作用。

在工程中用来进行吸附分离操作的固体材料称为吸附剂，而被吸附的物质称为吸附物。吸附剂大多是具有广阔表面积的颗粒状材料，吸附作用发生在固体表面上，因此，吸附量的表示方法应为单位表面积上吸附物的数量。吸附量主要决定于吸附时的温度、气相中的压力或溶液中浓度等因素。

固体吸附剂在溶液中的吸附是溶剂、溶质和固体综合组成体系中的界相现象。这种现象可能由两方面的推动力促成，一种是溶剂水对憎水溶质的排斥作用，另一种是固体对溶质的亲和吸引作用。在水处理实践中遇到的大部分是这两方面作用的综合结果。

溶质的溶解程度是决定第一种作用强度的重要因素，溶质与溶剂的 – 22 –

化学特性越相近，它的溶解程度就越大，而被吸附的趋势就越小，相反，溶质与溶剂的化学特性相差越远，溶解程度越小，被吸附的趋势就越大。

在水溶液中，溶剂水具有强级性，一些非极性的有机物质就容易受水的排斥而吸附在非极性的吸附剂表面上具有活性剂分子结构的表明活性剂，其非极性的憎水端受水排斥，可以定向吸附在非极性的吸附剂上，而把极性亲水端指向水中。根据这一原理，水中的憎水性固体表面吸附一层表明活性物质后可以转化为亲水性表面。如果固体的极性甚至比水更强，也有可能吸附表面活性物质分子的极性端，使其极性端朝外定向而表面转化为憎水性的。

吸附的第二种推动力是固体对溶质的特殊亲和吸引作用，其中可能包含有三种基本作用力，即范德华力、化学键及氢键作用力、静电引力。吸附作用常常是这几种作用力的综合结果，不同情况下的各类吸附可能是其中某一种作用力起主要作用。

范德华力上分子间的物理作用力没有选择性，因而可以发生于固体吸附剂对任意溶质之间，当然，吸附对象不同，起作用强度也会有很大区别。范德华力的作用强度较小，所以吸附是不牢固的，并且具有可逆性。因范德华力而吸附的物质，并不绝对固定在表面上某一点，甚至可能有所移动。另一方面，范德华引力的作用范围较大，超越一个分子，因而可以形成多分子层的吸附。在由范德华引力决定的吸附中，没有电子转移、原子重新排列、化学键生成现象，亦即没有化学作用，所以称为物理吸附。这类吸附常发生于较低温度下，吸附能较 – 23 –

低，吸附时放出的能量也较小。

由化学键力所决定的吸附称为化学吸附。化学键力只能在特性的各原子之间产生，因此化学吸附是具有选择性的，固体吸附剂优先吸附那些与其本身性质相近或者适合本身结构组成需要的物质粒子。化学键合力的强度较大，被吸附物固体结合在吸附剂表面某些活性点上，不易脱离而可逆性较差。这类吸附的作用力范围不超过分子大小，因而只形成单分子吸附层，布满表面各吸附点后即达到饱和。化学吸附发生在较高温度下，因为化学反应在温度高时易于迅速进行。这种吸附的吸附能较高，吸附热数值较大。

氢键作用力的特性属于化学作用一类，但其强度及吸附特点介于上述两种作用力之间。在许多吸附现象中氢键起着重要作用。

纯粹的物理吸附或化学吸附都是极端的情况，一般的吸附作用是综合的，很难分辨。有时在温度低时发生物理吸附，而在温度升高后发生化学吸附。有时吸附剂对被吸附物先进行物理吸附，吸附后又进一步产生化学作用转为化学吸附。另外，在吸附表面上凸出部分及边缘处、棱角处易于产生化学键力的吸附作用，而在表面平坦处或凹下处的范德华力作用更强些。

有时，固体对有机物分子可能产生强烈地吸附，这往往是在吸附剂和被吸附物之间发生某些特点地同双方结构有关地反应，这种吸附带有明显地选择性所以可称为专属吸附。在不同情况下地专属吸附有不同地吸附结合能，从类似于物理吸附地低能范围到类似于化学吸附地高能范围有各种专属吸附发生。这时发生的化学反应以各种络合反应 – 24 –

较多，如活性炭对芳香族羟基和硝基化合物的吸附就是有机物分子同活性炭表面的（—）基中的氧发生络合反应。

二、电解质溶液中的吸附

固体表面在电解质溶液特别是强电解质溶液中的吸附主要是粒子吸附，其推动力主要是静电引力。固体表面上若有一定数量的带有电荷的质点，就会吸引溶液中带有异号电荷的离子。如果固体本身是离子晶体和由极性分子构成，从一开始就可以对异号电荷的离子进行吸附。如果固体最初并不带有荷电质点，在电解质溶液中可以由分子和原子作用力优先吸附某种离子，然后作为荷电质点就可吸附异号电荷的离子。各种离子被固体表面荷电质点吸附的能力是不相同的，这主要决定于离子本身的化学性质、电荷量、水合程度等因素。一般说来，高价离子被吸附的能力超过低价离子，因为离子的电荷越强，静电引力越大。不同价离子的被吸附能力可以排列成以下顺序：

K＜Ca＜Al＜Th ?2?3?4?

对于同价离子，离子半径越大则被吸附的能力越强。这是由于大离子的极化性较强，受静电引力的影响较大，而另一方面，离子半径越大，其水合程度就越小，而水合层是会阻碍静电作用的，因此，一价阳离子被吸附能力的排列顺序：

Li＜Na＜K＜Rb＜Cs ?????

二价阳离子： Mg＜Ca＜Sr＜Ba 2?2?2?2?

一价阴离子： Cl＜Br＜NO＜I＜CNS ???

3??

离子晶体在溶液中优先吸附与自身组成相一致的离子或性质相近 – 25 –

的离子及原子团。这时的作用力就是静电性质的离子键力。

如果固体表面优先吸附一种电荷的离子后，又吸附另一种异号电荷的离子，这时的吸附状态实际上相似于吸附了整个电解质分子，在界面上仍保持电中性状态，因此称为分子吸附或者非极性吸附。这种吸附常发生于难电离的弱电解质或者两种离子可生成难溶化合物的情况。

若是固体的选择吸附特性很强，在表面上就会较多地专门吸附某种阳离子或阴离子，而再由静电引力吸附地别一种异号离子数目可能达不到等当量。这时固体表面就会带有多余地电荷，所产生地电位将由外围扩散层中的异号离子所平衡，这就是胶体溶液及其它体系中形成扩散双电层的情况。

吸附剂在溶液中有选择地吸附一种离子，同时又放出另一种带有同电荷地离子时，就构成了离子交换吸附过程。如果这种过程完全是按照等量进行地，就属于纯粹地离子交换过程，而若放出的离子量少于吸附的离子量，就同时还存在离子吸附过程。

固体在溶液中的吸附实验报告5

【目的要求】

1. 用溶液吸附法测定活性炭的比表面。

2. 了解溶液吸附法测定比表面的基本原理

预习要求

1. 掌握比表面的概念及其计算式。

2. 明确实验所测各个物理量的意义，并掌握测定方法。

【基本原理】

(1) 比表面是指单位质量(或单位体积)的物质所具有的表面积，其数值与分散粒子大小有关。测定固体物质比表面的方法很多，常用的有BET低温吸附法、电子显微镜法和气相色谱法等，不过这些方法都需要复杂的装置，或较长的时间。而溶液吸附法测定固体物质比表面，仪器简单，操作方便，还可以同时测定许多个样品，因此常被采用，但溶液吸附法测定结果有一定误差。其主要原因在于：吸附时非球型吸附层在各种吸附剂的表面取向并不一致，每个吸附分子的投影面积可以相差很远，所以，溶液吸附法测得的数值应以其它方法校正之。然而，溶液吸附法常用来测定大量同类样品的相对值。溶液吸附法测定结果误差一般为10%左右。

(2) 水溶性染料的吸附已广泛应用于固体物质比表面的测定。在所有染料中，次甲基蓝具有最大的吸附倾向。研究表明，在大多数固体上，次甲基蓝吸附都是单分子层，即符合朗格缪尔型吸附。但当原始溶液浓度较高时，会出现多分子层吸附，而如果吸附平衡后溶液的浓度过低，则吸附又不能达到饱和，因此，原始溶液的浓度以及吸附平衡后的溶液浓度都应选在适当的范围内。本实验原始溶液浓度为0.2%左右，平衡溶液浓度不小于0.1%。

(3) 根据朗格缪尔单分子层吸附理论，当次甲基蓝与活性炭达到吸附饱和后，吸附与脱附处于动态平衡，这时次甲基蓝分子铺满整个活性粒子表面而不留下空位。此时吸附剂活性炭的比表面可按式(1)计算:

(1)

式中，S0为比表面(m／kg);C0为原始溶液的质量分数;C为平衡溶液的质量分数;G为溶液的加入量(kg);W为吸附剂试样质量(kg);2.45×10是1kg次甲基蓝可覆盖活性炭样品的面积(m／kg)。

(4)次甲基蓝分子的平面结构如图所示。阳离子大小为1.70×10

次甲基蓝的吸附有三种趋向：平面吸附，投影面积为1.35×10

；端基吸附，投影面积为39.5×10

计算。

(5) 本实验溶液浓度的测量是借助于分光光度计来完成的。根据光吸收定律，当入射光为一定波长的单色光时，某溶液的光密度与溶液中有色物质的浓度及溶液的厚度成正比，即

A ＝ LogI0/I=KCL

其中： A――吸光度；I――透射光强度；I0――入射光强度；K――吸收系数；

? C――溶液浓度；L――溶液的光径长度。?

一般说来，光的吸收定律能适用于任何波长的单色光，但对于一个指定的溶液，在不同的波长下测得的吸光度不同。如果把波长λ对吸光度A作图，可得到溶液的吸收曲线，如右图所示。

为了提高测量的灵敏度，工作波长应选择在吸光度A值最大时所对应的波长。对于次甲基蓝，本实验所用的工作波长为665nm。

实验首先测定一系列已知浓度的次甲基蓝溶液的吸光度，绘出A―C工作曲线，然后测定次甲基蓝原始溶液及平衡溶液的吸光度，再在A―C曲线上查得对应的浓度值，代入(1)式计算比表面。 m×76×10m×325×10 m。 m m；侧面吸附，投影面积为7.5×10 m。对于非石墨型的活性炭，次甲基蓝可能不是平面吸附，也不是侧面吸附，而是端基吸附根据实验结果推算，在单层吸附的情况下，1mg次甲基蓝覆盖的面积可按2.45m

【仪器和试剂】

1.仪器： 721型分光光度计及其附件 1套?1000mL容量瓶 2个? 250mL带塞磨口锥形瓶 2个? 50mL移液管、5mL移液管、5mL刻度移液管各1个

2.药品：颗粒活性炭(非石墨型)若干； 0.01%次甲基蓝标准溶液； 0.2%次甲基蓝原始溶液

【实验步骤】

(关于721型分光光度计的使用方法，参阅本书Ⅲ物理化学实验规范)

1、活化样品：将颗粒活性炭置于瓷坩锅中，放入马弗炉内，500℃下活化1h(或在真空烘箱中300℃下活化1h)，然后放入干燥器中备用。

2、取两只带塞磨口锥形瓶，分别加入准确称量过的约0.2g的活性炭(两份尽量平行)，再分别加入50g(50mL)0.2%的次甲基蓝溶液，盖上磨口塞，轻轻摇动，其中一份放置1h，即为配制好的平衡溶液，另一份放置一夜，认为吸附达到平衡，比较两个测定结果。

3、配制次甲基蓝标准溶液：用移液管分别量取5mL、8mL、 11mL 0.01%标准次甲基蓝溶液置于1000mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至1000mL，即得到5×10、8×10、11×10三种浓度的标准溶液。

4、平衡溶液处理：取吸附后平衡溶液约5mL，放入1000mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度。?

5、选择工作波长：对于次甲基蓝溶液，吸附波长应选择655nm，由于各台分光光度计波长略有差别，所以，实验者应自行选取工作波长。用5×10

时的波长作为工作波长。?

6、测量溶液吸光度：以蒸馏水为空白溶液，分别测量5×10

值。

【数据记录与处理】

实验数据记录

室温： ℃ 大气压力： pa

1.把数据填入下表

次甲基蓝溶液

吸光度A

1 2 3

平均

5×10

8×10

11×10

0 0 0 0 标准溶液标准溶液标准溶液

0 0 0 0 0 0 0 0 、8×10、11×10三种浓度的标准溶液以及稀释前的原始溶液和稀释后的平衡溶液的吸光度。每个样品须测得三个有效数据，然后取平均标准溶液在600nm～700nm范围测量吸光度，以吸光度最大

次甲基蓝原始溶液

0 0 0 0

达到吸附平衡后次甲基蓝溶液

0 0 0 0

2.作工作曲线。将5×10、8×10、11×10三种浓度的标准溶液的吸光度对溶液浓度作图，即得一工作曲线。（用origin作图，求拟合方程，光密度为自变量，浓度为函数）。

3.求次甲基蓝原始溶液浓度C0及平衡后溶液浓度C

4.根据公式(1)计算活性炭的比表面。。

【思考与讨论】

(1)为什么次甲基蓝原始溶液浓度要选在0.2%左右，吸附后的次甲基蓝溶液浓度要在0.1%左右?若吸附后溶液浓度太低，在实验操作方面应如何改动?

(2)用分光光度计测定次甲基蓝溶液浓度时，为什么要将溶液稀释到10

(3)如何才能加快吸附平衡的速度??

(4)吸附作用与哪些因素有关?

【注意事项】

(1) 测定溶液吸光度时，须用滤纸轻轻擦干比色皿外部，以保持比色皿暗箱内干燥。

(2) 测定原始溶液和平衡溶液的吸光度时，应把稀释后的溶液摇匀再测。

(3) 活性炭颗粒要均匀，且三份称重应尽量接近。浓度才进行测量

固体在溶液中的吸附实验报告6

预习提问

1、活性炭在醋酸水溶液中对醋酸的吸附并求出活性炭比表面的实验原理是什么？

2、固体吸附剂吸附气体与从溶液中吸附溶质有何不同？

3、固体在溶液中的吸附时，其吸附作用与哪些因素有关？

4、为了节省时间，如果震荡机一次放不下全部样品，那么，你认为应先放浓度低的还是浓度高的样品去震荡？为什么？

5、如何加快吸附平衡的到达？如何判定平衡已经到达？

思考题

1. 简述测定活性炭在醋酸水溶液中对醋酸的吸附求出活性炭比表面的实验原理。

2. 在固体在溶液中的吸附实验中，为了节省时间，如果震荡机一次放不下全部样品，那么，你认为应先放浓度低的还是浓度高的样品去震荡？为什么？

3. 在固体在溶液中的吸附实验中，对滴定用的锥形瓶作如下的处理：（1）洗涤后锥形瓶没吹干，（2）用待测液洗涤锥形瓶两次，问对实验有何影响？

4. 在固体在溶液中的吸附实验中，如何判断吸附平衡的达到？

5. 在固体在溶液中的吸附实验中，活性碳在HAc水溶液中对HAc的吸附达到平衡后溶液的浓度会怎样？

6. 在固体在溶液中的吸附实验中，吸附作用与那些因素有关？

7. 固体吸附剂吸附气体与从溶液中吸附溶质有何不同？

8. 试比较弗罗因德利希吸附等温式与兰缪尔吸附等温式的优缺点？

9. 在固体在溶液中的吸附实验中，如何加快吸附平衡的到达？如何判定平衡已经到达？

10. 在固体在溶液中的吸附实验中，引入误差的主要因素是什么？

书后思考题

（1）吸附作用与哪些因素有关？固体吸附剂吸附气体与从溶液中吸附溶质有何不同？

（2）试比较弗罗因德利希吸附等温式与兰缪尔吸附等温式的优缺点？

（3）如何加快吸附平衡的到达？如何判定平衡已经到达？

（4）讨论本实验中引入误差的主要因素？

固体在溶液中的吸附实验报告7

　　1 实验目的

　　通过实验进一步了解活性炭的吸附工艺及性能；

　　熟悉整个实验过程的操作；

　　掌握用“间歇法”、“连续流”法确定活性炭处理污水的设计参数的方法；

　　学会使用一级动力学、二级动力学方程拟合分析，对 PAC 的吸附进行动力学分析研究；

　　了解活性炭改性的方法以及其影响因素。

　　2 实验原理

　　活性炭间隙性吸附实验原理

　　活性炭吸附就是利用活性炭的固体表面对水中一种或多种物质的吸附作用，己达到净化水质的目的。活性炭的吸附作用产生于两个方面，一是由于活性炭内部分子在各个方向都受到同等大小的力而在表面的分子则受到不平衡的力，这就使其他分子吸附于其表面上，此为物理吸附；另一个是由于活性炭与被吸附物质之间的化学作用，此为化学吸附。活性炭的吸附是上述两种吸附综合的结果。当活性炭在溶液中的吸附速度和解吸速度相等时，即单位时间内的活性炭的数量等于解吸的数量时，此时被吸附物质在溶液中的浓度和在活性炭表面的浓度均不在变化，而达到平衡，此时的动平衡称为活性炭吸附平衡而此时被吸附物质在溶液中的浓度称为平衡浓度。活性炭的吸附能力以吸附量q表示。

　　q=VX= 式中：q ——活性炭吸附量，即单位重量的吸附剂所吸附的物质量，g/g；

　　V ——污水体积，L；

　　C0、C ——分别为吸附前原水及吸附平衡时污水中的物质浓度，g/L； X ——被吸附物质重量，g；

　　M ——活性炭投加量，g。

　　在温度一定的条件下，活性炭的吸附量随被吸附物质平衡浓度的提高而提高，

　　两者之间的变化称为吸附等温线，通常费用兰德里希经验公式加以表达。

　　q=K·C

　　式中：q ——活性炭吸附量，g/g ；

　　C ——被吸附物质平衡浓度g/L；

　　K、n ——溶液的浓度，pH值以及吸附剂和被吸附物质的性质有关的常数。 K、n值求法如下：通过间歇式活性炭吸附实验测得q、C相应之值，将式取对数后变换为下式：

　　1lgq=lgK+lgC 将q、C相应值点绘在双对数坐标纸上，所得直线的斜率为1/n，截距则为K。此外，还有朗缪尔吸附等温式，它通常用来描述物质在均一表面上的单层吸附，表达式为：

　　1111=+????

　　由于间歇式静态吸附法处理能力低、设备多，故在工程中多采用连续流活性炭吸附法，即活性炭动态吸附法。

　　采用连续流方式的活性炭层吸附性能可用勃哈特和亚当斯所提出的关系式来表达。

　　C0KN0Dln ?1 =ln exp ?1 ?KC0t N01C0t=D?ln ? 00B

　　式中：t ——工作时间，h；

　　V ——流速，m/h ；

　　D ——活性炭层厚度，m；

　　K ——速度常数，L/mg·h ；

　　N0 ——吸附容量、即达到饱和时被吸附物质的吸附量，mg/L；

　　C0 ——进水中被吸附物质浓度，mg/L；

　　CB ——允许出水溶质浓度，mg/L。

　　当工作时间 t = 0，能使出水溶质小于 CB 的碳层理论深度称为活性炭的临界深度，其值由上式 t = 0推出。

　　D0=VC0ln ?1 0B

　　碳柱的吸附容量（N0）和速度常数（K），可通过连续流活性炭吸附试验并利用公式 t ~D 线性关系回归或作图法求出。

　　活性炭吸附动力学实验原理

　　动力学研究各种因素对化学反应速率影响的规律，研究化学反应过程经历的具体步骤，即所谓反应机理。它探索将热力学计算得到的可能性变为现实性，将实验测定的化学反应系统宏观量间的关系通过经验公式关联起来。

　　固体吸附剂对溶液中溶质的吸附动力学过程可用准一级、准二级、韦伯-莫里斯内扩散模型和班厄姆孔隙扩散模型来进行描述。

　　（1）基于固体吸附量的拉格尔格伦准一级速率方程是最为常见的，应用于液相的吸附动力学方程，模型公式如下：

　　qt=qe[1?exp ?Kt ]

　　或

　　ln qe?qt =lnqe?Kt

　　式中：qe ——平衡吸附量，mg/g；

　　qt ——时间为t时的吸附量，mg/g；

　　K ——一次方程吸附速率常数，min-1。

　　以log对t作图，如果能得到一条直线，说明其吸附机理符合准一级动力学模型。

　　（2）准二级速率方程是基于假定吸附速率受化学吸附机理的控制，这种化学吸附涉及到吸附剂与吸附质之间的电子共用或电子转移，其公式为：

　　t11=+t tsee

　　式中Ks为二级吸附速率常数

　　以t/qt对t作图，如果能得到一条直线，说明其吸附机理符合准二级动力学模型。

　　（3）韦伯-莫里斯模型常用来分析反应中的控制步骤，求出吸附剂的颗粒内扩散速率常数。其公式为：

　　qt=Kipt+C

　　式中，C是涉及到厚度、边界层的常数。Kip是内扩散率常数。qt对t1/2 作图是直线且经过原点，说明内扩散由单一速率控制。

　　（4）班厄姆方程常被用来描述在吸附过程中的孔道扩散机理，方程尽管是以经验式提出，但可认为是与Freundlich等温吸附方程对应的动力学方程，这可从理论上导出。其公式为：

　　′C0k0m′??g lg =lg +αlgt 01当线性拟合得到较好直线，拟合系数R2大于时表示此孔道扩散模型能较好的表示实际吸附情况。

　　（5）此外，叶洛维奇方程也是可用来描述反应速率与时间关系的动力学方程，其表达式为：

　　qt=

　　活性炭改性实验原理

　　普通活性炭比表面积小、孔径分布不均匀和吸附选择性能差，故普通活性炭需要进一步的改性，满足实验和工程需要。现在常采用工艺控制和后处理技术对活性炭的孔隙结构进行调整，对表面化学性质进行改性，进而提高其吸附性能。改性方法有表面结构的改性以及表面化学性质的改性两大类。活性炭表面化学性质的改性又可分为表面氧化法、表面还原法负载原子和化合物法以及酸碱改性法三种。

　　本次实验用硝酸对活性炭进行改性，属于表面氧化法。硝酸在适当的温度下对活性炭材料表面的官能团进行氧化，从而提高材料含氧官能团的含量，增强材料表面的亲水性。常用的氧化剂除了硝酸外，还有HClO和H2O2等。 1ln? 3 实验内容

　　实验设备与试剂

　　表3-1实验中所用试剂及说明

　　实验装置

　　实验装置如图3-1和图3-2所示。

　　图3-1 间歇式活性炭吸附装置

　　篇二：固体从溶液中的吸附

　　院（系）生化系年级 10级专业化工姓名学号 10409020

　　课程名称专业基础实验实验日期 2012 年 11 月 29 日实验地点三栋指导老师张红萍

　　一、实验目的：

　　1. 熟悉溶液吸附法测定固体比表面的原理和实验方法。

　　2. 测定活性炭的比表面。

　　二、实验原理：

　　1 吸附能力的大小常用吸附量Γ表示之，Γ通常指每克吸附剂上吸附溶质的量。吸附量Γ的大小与吸附平衡时溶质的浓度c有关，常用的关系式有两个：

　　（1）Freundlich经验公式：

　　Γ= x / m = kc1/ n

　　lgΓ=1/n·lgc + lgk

　　以lgΓ对lgc作图，由斜率和截距可求得参数n和k。

　　（2）Langmuir吸附方程式：

　　用c/Γ对c作图，由直线的斜率可求得Γ∞，并进一步计算出吸附剂的比表面积S0 ：

　　S0/（m2/g）=

　　三、实验仪器与试剂：.

　　仪

　　器：电动振荡器，分析天平，酸式滴定管，碱式滴定管，具塞锥形瓶，移液

　　管。

　　药品：活性炭，HAc溶液（ mol·L-1 ），NaOH溶液（ mol·L-1 ），酚酞指示剂。

　　四、实验步骤：

　　1. 取5 个洗净干燥的带塞锥形瓶，分别放入约1g的活性炭，并将5 个锥形瓶标明号数，用滴定管分别按下列数量加入蒸馏水与醋酸溶液。

　　3. 振荡结束后，因使用的是颗粒活性炭，可直接从锥形瓶中取上清液分析。因为吸附后HAC 浓度不同，所取体积也不同。从1 号瓶中取，从2，3号瓶中各取的醋酸溶液，4，5 号瓶中各取的醋酸溶液用标准NaOH 溶液滴定，以酚酞为指示剂，每瓶滴二份，求出吸附平衡后醋酸的浓度。因为稀溶液较易达到平衡，而浓溶液不易达到平衡，因此滴定分析平衡浓度时，应从稀到浓依次分析。

　　4. 用移液管取原始HAC 溶液并标定其准确浓度。并将5 个锥形瓶标明号数，用滴定管分别按下列数量加入蒸馏水与醋酸溶液。

　　五实验数据记录及处理

　　1. 计算各瓶中醋酸的起始浓度C0，平衡浓度C 及吸附量Г

　　2. 吸附等温线的绘制：以吸附量Г 对平衡浓度C 作出曲线。

　　3．LgГ 对lgc 作直线，由斜率和截距求出j 和k

　　4．4．c/Г 对c 作直线：

　　求得Г∞和常数K

　　5. 由Г∞计算活性炭的比表面。S0（m2/g）＝Г∞××1023××10-20 六思考题

　　1．吸附作用与哪些因素有关？固体吸附剂吸附气体与从溶液中吸附溶质有何不同？

　　2，佛罗因德利希吸附等温式与朗缪而吸附等温式有何区别？

　　3，如何加快吸附平衡的到达？如何判断是否达到吸附平衡？

　　a、提高振荡速度；b、滴定两次不同时间的醋酸浓度时，两次消耗NaOH体积相同，即可判断吸附以达到平衡。

固体在溶液中的吸附实验报告8

一．实验目的

实验报告溶液吸附法测固体比表面积

1．用次甲基蓝水溶液吸附法测定颗粒活性炭的比表面积

2．了解溶液吸附法测定比表面积的基本原理

二．实验原理

对于比表面积很大的多孔性或高度分散的吸附剂，像活性炭和硅胶等，在溶液中有较强的吸附能力。由于吸附剂表面结构的不同，对不同的吸附质有着不同的相互作用，因而，吸附剂能够从混合溶液中有选择地把某一种溶质吸附。这种吸附能力的选择性在工业上有着广泛的应用，如糖的脱色提纯等。

吸附能力的大小常用吸附量Г表示。Г通常指每克吸附剂上吸附溶质的量。在恒定的温度下，吸附量和吸附质在溶液中的平衡浓度c 有关，弗朗特里希从吸附量和平衡浓度的关系曲线，得一经验方程

x 1Γ==kc n ⑴m

式中：x 为吸附溶质的量，以mol 为单位；m 为吸附剂的质量，以g 为单位；c 为吸附平衡时溶液的浓度，以mo l·dm-3为单位；k 和n 都是经验常数，由温度、溶剂、吸附质的性质所决定（一般 n>1）。将⑴式取对数，可得下式lg Γ=1lgc+ lgk

⑵molγg -1n molγdm-3n-1 3 -mol n γdm n γg 1

因此根据方程以 lg[ Γ/( molγg -1)]对[lgc/( molγdm-3)]作图，可得一直线，由斜率和截距可求得 n 及 k。⑴式纯系经验方程式，只适用于浓度不太大和不太小的溶液。从表面上看，k 为c=1 molγdm-3时的Г，但这时⑴式可能已不适用。一般吸附剂和吸附质改变时，n 改变不大而 k 值变化很大。

朗格缪尔吸附方程式系基于吸附过程的理论考虑，认为吸附是单分子层吸附，即吸附

剂一旦被吸附质占据之后，就不能再吸附；在吸附平衡时，吸附和脱附达成平衡。设Γ∞

为饱和吸附量，即表面被吸附质铺满单分子层时的吸附量。在平衡浓度为 c 时的吸附量Г由式Γ = ΓcK∞1+ cK表示。将⑶式重新整理，可得c =1+ 1 cΓ Γ∞ K Γ∞

做 c/Г 对 c 的图，得一直线。由此直线的斜率可求得Γ∞ ，再结合截距可求得常数 K 。这个 K 实际上带有吸附和脱附平衡常数的性质，而不同于弗朗特里希方程式中的 k 。

根据Γ∞ 的数值，按照 Langmuir 单分子层吸附的模型，并假定吸附质分子在吸附剂表

面上是直立的，每个醋酸分子所占的面积以 0.243nm 2

(根据水-空气界面上对于直链正脂肪酸测定的结果而得)计算。则吸附剂的比表面积 s (m 2 γ g -1) 可按下式计算 Γ∞ /(m 2 γg -1) ? 6.02 ?1023 ? 0.243s 0 =1018

根据上述所得的比表面积，往往要比实际数值小一些。原因有二：⑴忽略了界面上被溶剂占据的部分；⑵吸附剂表面上有小孔，脂肪酸不能钻进去，故这一方法所得的比表面积一般偏小。不过这一方法测定时手续简便，又不需要特殊仪器，故是了解固体吸附剂的性能的一种简便方法。

三．仪器药品

1.仪器

72 型光电分光光度计及其附件（或 722S 分光光度计）1 台，康氏振荡器 1 台，容量瓶（500mL ）6 个，容量瓶（50mL 、100mL ）各 5 个，2 号砂芯漏斗 1 只，带塞锥形瓶（100mL ）5 个，滴管 2 支。

2.试剂

次甲基蓝（质量分数为 0.2%左右的原始溶液，质量分数为 0.01%的标准溶液），颗粒状非石墨型活性炭。

四．实验步骤

1.样品活化

将颗粒活性碳置于瓷坩埚中，放入 500°C 马弗炉活化 1h ，然后置于干燥器中备用。2.平衡溶液

取 5 个洗净、干燥的 100mL 带塞锥形瓶，编号，每瓶准确称活性炭 0.1g(准确至 mg)置于瓶中，记录活性炭的用量。按下表中给出的数据，配制各种不同浓度的次甲基蓝溶液。

配法如下：将各瓶加好样后，用磨口塞塞好，并在塞上加橡皮套，置恒温水槽中振荡（若

室温变化不大，可直接在室温下进行振荡），使吸附达成平衡（1h），震荡速度以活性炭可翻动为宜。

样品震荡达到平衡后，将锥形瓶取下，用砂芯漏斗过滤，得到吸附平衡后溶液。分别称取滤液 2.5mL 放入 500mL 容量瓶中，并用蒸馏水稀释至刻度，待用。

3.原始溶液

为了准确测量质量分数约 0.2%的次甲基蓝原始溶液，称取 2.5g 溶液放入 500mL 容量瓶中，并用蒸馏水稀释至刻度，待用。

4.次甲基蓝标准溶液的配制

用移液管吸取 2mL、4mL、6mL、8mL、11mL 质量分数 0.01%标准次甲基蓝溶液于 100mL 容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，既得2 ?10-6、4 ?10-6、6 ?10-6、8?10-6、1.1?10-5的标准溶液，待用。次甲基蓝溶液的密度可用水的密度替代。

5.选择工作波长

对于次甲基蓝溶液，工作波长为 665nm，由于各台分光光度计波长刻度略有误差。可取某一待用溶液，在 600-700nm 范围内每隔 5nm 测量消光值，以吸光度最大的波长作为工作波长。

6.测量吸光度

以蒸馏水为空白溶液，在选定的工作波长下，分别测量五个标准溶液、五个稀释后的平衡溶液以及稀释后的原始溶液的吸光度。

五．数据处理

1.做次甲基蓝溶液的浓度对吸光度的工作曲线算出各个标准溶液的摩尔浓度，以次甲基蓝标准溶液摩尔浓度对吸光度作图，所得直线即工作曲线。质量分数 0.01%的甲基蓝溶液的摩尔浓度为C0 = 1000gγL-1`?0.01%373.9gγmol -1= 2.674 ?10-3molγL-1，稀释后的浓度为 5.35E-5，1.07E- 瓶号V(次甲基蓝母液)/mL蒸馏水/mL

1 2 3 4 5

30 20 15 10 5

20 30 35 40 45

吸附样品编号 1 2 3 4 5

溶液原始浓度/Co(mol/L) 0.0394 0.0263 0.0197 0.0131 0.0066 活性炭质量 m/g 0.1103 0.1074 0.1116 0.1082 0.1023 平衡溶液的吸光值0.853 0.569 0.386 0.22 0.066 平衡溶液的浓度 C/(mol/L) 0.0337 0.0226 0.0154 0.0090 0.00291/c

吸附量Γ/（mol/L）1/ Γ29.6926 44.2746 64.7710 111.6615 340.0265 0.005175 0.003418 0.003812 0.003857 0.00354 193.23 292.54 262.33 259.27 282.33

4，1.605E-4，2.14E-4，2.94E-4mol/L。

C (mol/L)

曲线方程为：A=-0.0093+6401*C

2.求次甲基蓝原始溶液的浓度和各个平衡溶液的浓度

将实验测定的稀释后原始溶液的吸光度从工作曲线上查得对应的浓度数再乘以稀释倍数 500/0.8=625，即为原始溶液的浓度 c0。

将实验测定的各个稀释后的平衡溶液吸光度从工作曲线上查的对应的浓度，乘上稀释倍数 500/2=250，即为平衡溶液的浓度 c。

3.计算吸附溶液的初始浓度

4.计算吸附量

5.做朗缪尔吸附等温线C/mol/L

6.求饱和吸附量Γ∞和常数K1 1 1 1计算Γ，c，作Γ~c图，并由直线的斜率及节距求Γ∞及K。

Y = A + B * X