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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： WVCQ)(0式中：C 0 和 C 分别为被吸附溶液中亚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
2、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： ktF1ln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 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
3、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 1.00g 吸附剂，振荡吸附 590min，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
4、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 1 2 3 4 5 6C(mg/L) 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00A 0.117 0.237 0.350 0.461 0.609 0.6972、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 WPS 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/min A C(mg/L
5、) Q(mg/g) -ln(1-F)5 0.691 2.9342663 0.706573 1.26956210 0.317 1.3481764 0.865182 2.12405415 0.118 0.5042409 0.949576 3.39136320 0.068 0.2921968 0.97078 4.41586725 0.052 0.2243427 0.977566 5.26316530 0.051 0.2201018 0.97799 5.350176120 0.040 0.1734521 0.982655 -510152025300.70.750.80.850.90.951.0 B E
6、xpDec1 Fit of BQ(mg/)t(min)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5 10 15 20 25123456-ln(1-F)t(min)最小二乘法结果 y=0.011421x+3.121485 R2=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.
