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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。、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：Q 一（Co -C）VW式中：Co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积，
2、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：-ln 1 - F 二 kt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分别吸取1、
3、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Origin软件绘制标准曲线，并进行
4、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)0.501.001.502.002.503.00A0.1170.2370.3500.4610.6090.697C(mg/L)Equationy = a + b*xAdj R-Square0,996861ValueStandard ErrorBIntercept-S.66667E-40.01152BSlope0.235830.005922、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、-In(1-F)的值，用Origin软件绘制吸附剂对亚甲基蓝的 吸
5、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 C振荡速率： t/minAC(mg/L)Q(mg/g)-In (1-F)50.6912.93426630.7065731.269562100.3171.34817640.8651822.124054150.1180.50424090.9495763.391363200.0680.29219680.970784.415867250.0520.22434270.9775665.263165300.0510.22010180.977995.3501761200.0400.17345210.982655-Equationy
6、 = A1*exp(-x/tlJ+ yOAdj, R-Square0.99478iValueStandard ErrorBFyo0.985830.00616BA106994厂0.05587Bt15.47960.484263、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Equationy = a + b*xAdj. R-Square0.9941iValueStandard Error LBIntercept0.20910.13123BSlope0205580.00791最小二乘法结果t-LN(l-F)xl
7、: ylxi 251.2695626. 3478125102.12405421. 24054100153. 39136350. E7044225204. 41586780. 31734400255. 263165131.57916257516. 46401298.35535625b|3. 1214851a0. 011421y=0.011421X+3.121485 R =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
