Определение адсорбции из растворов

Измерение адсорбции одного опытного вещества из раствора является недостаточным для характеристики распределения пор активного угля. Поэтому оценку активных углей проводят, сравнивая результаты измерений с помощью различных адсорб — тивов; например, сравнивая адсорбцию относительно больших молекул мелассы и метиленового голубого или иода.

Мелассовое число. Меласса — темно-коричневая сложная смесь веществ, представляющая собой отходы производства са­хара. Несмотря на сокращающееся применение активного угля в производстве сахарозы, осветление мелассы продолжает оста­ваться важным аналитическим методом, особенно для порошко­вых углей. Этот метод позволяет не только оценивать осветляю­щую способность активного угля, но также получать представ­ление о распределении пор, так как с помощью мелассы опре­деляется поверхность нор среднего размера с диаметром при­мерно от 2,8 нм. Широкое применение этого метода невозможно без стандартного раствора мелассы. С помощью такого рас­твора определяют количество стандартного активного угля (в мг), необходимое для 50%-ного осветления. В последующих опытах по осветлению определяют количество испытываемого активного угля (в мг), необходимое для достижения такой л-1 степени осветления. Полученное в этом испытании число милл ■ граммов активного угля принимается за его мелассовое числ<- Если требуется определить мелассовое число зерненых, форме — ванных или грубодисперсных порошковых углей, их необходимо предварительно измельчить в порошок.

Адсорбция метиленового голубого. Адсорбция метиленового голубого даег представление о поверхности активного угля, образованной порами с диаметрами больше 1,5 нм. Молекула метиленового голубого

Определение адсорбции из растворов

Имеет относительно большие линейные размеры, тем не менее с помощью адсорбционных опытов на силикатах со слоистой структурой решетки было установлено, что вследствие резонан­са трех колец молекула этого красителя адсорбируется как плоская пластина [37J.

Титр метиленового голубого по DAB 7 определяется следую­щим образом [38]. К 200 мг[2] измельченного сухого активного угля через 5 мин отдельными порциями при встряхивании добавляют раствор метиленового голубого (1,5 г метиленого го­лубого «Мерк» качества «медицинский, химически чистый, свободный от хлорида цинка» в 1 л раствора). Таким образом, адсорбция метиленового голубого проводится до нулевой оста­точной концентрации. Титром метиленового голубого считается число миллилитров обесцвечивающегося раствора.

В США число метиленового голубого определяют подобным " образом. При этом 15 мг измельченного в порошок угля при перемешивании титруют раствором метиленового голубого (1 г/л) до тех пор, пока также через 5 мин не прекратится обесцвечивание раствора. Число миллиграммов метиленового голубого, которое адсорбирует 1 г активного угля, принимают за число метиленового голубого. Титр стандартного раствора метиленового голубого, приготовленного по DAB 7, соответству­ет американскому числу метиленового голубого 7,5, а по DAB 6-15.

В СССР адсорбция метиленового голубого проводится из 0,15 %-пого раствора красителя; определяется число милли­граммов метиленового голубого, поглощаемое одним граммом активного угля при обесцвечивании раствора.

Применяемый в японской промышленности стандартный метод (TIS 4.1.2) основан на адсорбции метиленового голубого из раствора с концентрацией 1,2 г/л; после 5-минутного встря­хивания с активным углем раствор фильтруют через предвари­тельно пропитанную раствором метиленового голубого фильтро­вальную бумагу. Таким образом можно свести к минимуму

Ошибки за счет потерн красителя на бумаге. Количество опыт­ного раствора увеличивают до тех пор, пока не будет достиг­нута остаточная стандартная окраска.

Адсорбция фенола. В DIN 19603 [12] описан способ оценки активных углей для водоочистки по адсорбции фенола. Соглас­но этому способу на различных навесках измельченного в по­рошок угля определяется изотерма Фрейндлиха. Затем графи­чески оценивается адсорбционная емкость при равновесной концентрации фенола 1 мг/л, которая принимается за адсорб­ционную емкость по фенолу в соответствии с DIN 19603 (рис. 5.16). Обычно в целях сравнения для характеристики подъема изотермы приводится также адсорбционная емкость при концентрации фенола 0,1 мг/л.

Для полной оценки углей, используемых при водоподготов- ке, адсорбционная емкость по фенолу при концентрациях 1 и 0,1 млн-1 недостаточа. В этих случаях можно получить более полную характеристику с помощью так называемого фе — нольного числа, которое принято за стандартное определение Американской ассоциацией водоснабжения [39]. В соответст­вии с этим стандартом определяется количество активного угля (в мг), необходимое для снижения концентрации фенола в водном растворе от 100 до 10 млрд"1. Расчет также прово­дится по изотерме Фрейндлиха.

Адсорбция алкилбензолсульфоната. При подготовке питье­вой и технической воды, а также при очистке сточных вод во многих случаях адсорбция алкилбензолсульфоната являет­ся важной характеристикой при выборе активного угля. В ос­новном используется додецплбепзолсульфонаг; испытания проводятся на порошковом угле. После определения изотермы Фрейндлиха адсорбционная емкость (подобно емкости по фе­нолу) определяется относительно остаточной концентрации 1,0 и 0,1 млн-1.

Определение адсорбции из растворов

На 1500

Й 1 1 1 i i пи______ 1 I 1 I mil———- ‘ ■ ■

0,03 0,1 0,5 1,0 5 10,0

О I 1 I I I III!

^ a, П

Остаточная емкость по фенолу, мг/л

Рис. 5.16. Изотерма адсорбции фенола.

Рис. 5.17. Зависимость йодного числа от удельной поверхности активного угля.

Определение адсорбции из растворов

500 1000 1500 Исдное число, мг иода/г угля,

J I | | I I I I I I I

Адсорбция иода. Измерение адсорбции иода стандартизиро­вано в ASTM 1510—60. В соответствии с этим методом под йод­ным числом активного угля понимают количество иода (в мг), которое может адсорбировать 1 г этого угля в порошкообраз­
ной форме из разбавленного водного раствора иода; остаточ­ная равновесная концентрация йодного раствора должна быть 0,02 н. При получении остаточных концентраций в пределах 0,007—0,03 н. пользуются поправочными коэффициентами. Предполагается, что при равновесной концентрации 0,02 н. иод адсорбируется в виде монослоя. Поэтому существует зави­симость между йодным числом активного угля и его удельной поверхностью, которую можно определить, например, по БЭТ.

Значения удельной поверхности активных углей с очень большой удельной поверхностью, определяемые по йодному числу, оказываются заниженными. Это объясняется тем, что иод адсорбируется в основном на поверхности пор с диаметрами значительно более 1 нм, а при большой удельной поверхности возрастает доля тонких пор, которые недоступны молекулам иода (рис. 5.17).

При изменении навески можно определять йодное число по D1N 53582 [40]. Измерения по этому способу, разработан­ному вначале для саж, требуют уменьшения навески до 0,1 г из-за высокой активности углей.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить отзыв