Trêng ®¹i häc vinh
Khoa Ho¸ häc
----------------------------
Kh¶ n¨ng t¸i sinh than ho¹t
tÝnh b»ng dung dÞch kiÒm
vµ rîu
kho¸ luËn tèt nghiÖp ®¹i häc
chuyªn ngµnh ho¸ v« c¬
Gi¸o viªn híng dÉn: TS. NguyÔn Hoa Du
Sinh viªn thùc hiÖn : Ph¹m ThÞ H¹nh
Líp
: 42E – Hãa
Vinh – th¸ng 5/2006
2
Lêi c¶m ¬n
§Ó hoµn thµnh kho¸ luËn nµy em xin ®îc ch©n thµnh
c¶m ¬n:
- ThÇy gi¸o –TS .NguyÔn Hoa Du ®· giao ®Ò tµi vµ tËn
t×nh gióp ®ì t¹o mäi ®iÒu kiÖn ®Ó em thùc hiÖn vµ hoµn
thµnh kho¸ luËn nµy .
- C¸c thÇy c« gi¸o trong tæ Ho¸ v« c¬, Ban chñ nhiÖm
khoa ho¸, c¸c thÇy c« gi¸o phô tr¸ch Phßng thÝ nghiÖm trêng §¹i Häc Vinh .
- C¶m ¬n c¸c b¹n bÌ, ngêi th©n ®· tËn t×nh ®éng
viªn gióp ®ì em trong qu¸ tr×nh hoµn thµnh luËn v¨n .
Do lÇn ®Çu tiªn lµm kho¸ luËn nªn kh«ng tr¸nh khái
nhiÒu s¬ xuÊt, thiÕu sãt. Do vËy em rÊt mong ®îc sù chØ
d¹y, ®ãng gãp ý kiÕn cña c¸c thÇy, c« gi¸o cïng toµn thÓ
c¸c b¹n.
Mét lÇn n÷a em xin ch©n thµnh c¶m ¬n !
Vinh, th¸ng 5 n¨m 2006
Ngêi thùc hiÖn
Ph¹m ThÞ H¹nh
3
Môc lôc
Trang
Lêi nãi ®Çu
PhÇn 1: Tæng quan lý thuyÕt
1
2
1.1. Sù hÊp thu
1.1.1. Sù hÊp thu vµ sù hÊp phô
1.1.1.1. N¨ng lîng bÒ mÆt
1.1.1.2. C¸c yÕu tè ¶nh hëngtíi n¨ng lîng bÒ mÆt
1.1.1.3. Sù hÊp phô
1.1.2. Sù hÊp phô trªn ranh giíi ph©n chia r¾n khÝ vµ
2
2
3
3
5
6
r¾n – dung dÞch
1.1.2.1. Sù hÊp phô trªn danh giíi ph©n chia r¾n
-
6
khÝ
1.1.2.2. Sù hÊp phô trªn danh giíi ph©n chia r¾n dung
7
dÞch
1.1.3. Ph¬ng tr×nh ®¼ng nhiÖt hÊp phô
1.1.3.1.Ph¬ng tr×nh hÊp phô ®¼ng nhiÖt theo
11
11
Langmuir
1.1.3.2. Ph¬ng tr×nh hÊp phô
14
®¼ng nhiÖt theo
Freundlich
1.1.4. ChÊt hÊp phô
1.2.TÝnh n¨ng hÊp phô cña than ho¹t tÝnh
1.2.1. CÊu tróc cña than ho¹t tÝnh
1.2.2 §Æc trng cña than
1.2.3. Ph©n lo¹i than ho¹t tÝnh
1.2.3.1. HÊp phô trªn than ho¹t tÝnh d¹ng bét
1.2.3.2. HÊp phô trªn than ho¹t tÝnh d¹ng h¹t
PhÇn 2 Thùc nghiÖm
2.1 Ho¸ chÊt vµ thiÕt bÞ
2.1.1. ThiÕt bÞ
2.1.2. Ho¸ chÊt
2.1.3. ChuÈn bÞ c¸c dung dÞch
2.2. ThÝ nghiÖm, kÕt qña vµ th¶o luËn
2.2.1. Kü thuËt thÝ nghiÖm
15
16
16
17
18
18
19
20
20
20
20
20
23
23
4
2.2.2. X¸c ®Þnh ph¬ng tr×nh ®¼ng nhiÖt hÊp phô cña
mÉu than ban ®Çu
2.2.3. Kh¶o s¸t c¸c ®iÒu kiÖn xö lý t¸i sinh than ho¹t
tÝnh b»ng kiÒm, rîu
2.2.3.1 Kh¶o s¸t ¶nh hëng cña nhiÖt ®é
2.2.3.2 Kh¶o s¸t ¶nh hëng cña thêi gian sÊy
2.2.3.3 Kh¶o s¸t ¶nh hëng cña nång ®é kiÒm
2.2.3.4 Kh¶o s¸t ¶nh hëng cña thÓ tÝch rîu
2.2.4. X¸c ®Þnh ph¬ng tr×nh ®¼ng nhiÖt hÊp phô
cña mÉu than sau khi xö lý
PhÇn 3. KÕt luËn
Tµi liÖu tham kh¶o
25
27
27
28
30
32
34
37
38
Lêi nãi ®Çu
Ph¬ng ph¸p hÊp phô ®îc øng dông réng r·i trong ®êi
sèng còng nh trong kü thuËt. Trong ho¸ häc ph¬ng ph¸p hÊp
phô ®îc øng dông vµo viÖc t¸ch lo¹i c¸c chÊt th¶i, t¸ch c¸c
nguyªn tè hiÕm, lµ c¬ së cña ph¬ng ph¸p s¾c ký. ..®Æc
biÖt ®îc dïng réng r·i nhÊt ®ã lµ t¸ch lo¹i c¸c chÊt th¶i (xö lý
níc th¶i).
HiÖn nay xu híng cña thÕ giíi ®ã lµ xö lý chÊt th¶i
nh»m gi¶m thiÓu « nhiÔm m«i trêng. NhiÒu c«ng tr×nh
nghiªn cøu cho thÊy viÖc ¸p dông c¸c qu¸ tr×nh hÊp phô ®Ó
xö lý chÊt th¶i ®· vµ ®ang ®îc triÓn khai ngµy cµng nhiÒu.
5
Tuy nhiªn hiÖu qu¶ kinh tÕ cha cao. §Ó cã thÓ cã ®îc tÝnh
n¨ng u viÖt trong xö lý chÊt th¶i vµ mang lîi Ých kinh tÕ th×
xu híng hiÖn nay lµ tËn dông l¹i c¸c chÊt hÊp phô dïng trong
xö lý, ®Ó chóng ®îc sö dông l¹i nhiÒu nhÊt. §ã còng lµ lÝ do
®Ó chóng t«i chän ®Ò tµi: Kh¶ n¨ng t¸i sinh than ho¹t
tÝnh b»ng dung dÞch kiÒm vµ rîu.
NhiÖm vô cña ®Ò tµi:
- X¸c ®Þnh tÝnh n¨ng hÊp phô cña than ho¹t tÝnh ban
®Çu.
- Kh¶o s¸t c¸c ®iÒu kiÖn xö lý t¸i sinh than ho¹t tÝnh
b»ng kiÒm vµ rîu.
- X¸c ®Þnh hiÖu suÊt t¸i sinh than ho¹t tÝnh.
6
PhÇn 1. tæng quan lý thuyÕt
1.1. Sù hÊp thu vµ sù hÊp phô
1.1.1. HÊp thu vµ hÊp phô
Nh chóng ta ®· biÕt: lùc gi÷a c¸c ph©n tö gi¶m rÊt
nhanh theo kho¶ng c¸ch (tØ lÖ nghÞch víi r 6). Nh thÕ c¸c
ph©n tö chØ t¸c dông víi nhau trong ph¹m vi kho¶ng c¸ch r
kh«ng lín (chõng vµi ®êng kÝnh hiÖu dông cña ph©n tö ).
Kho¶ng c¸ch r ®ã ®îc gäi lµ b¸n kÝnh t¸c dông ph©n tö vµ
h×nh cÇu cã b¸n kÝnh t¸c dông ph©n tö ®îc gäi lµ h×nh cÇu
t¸c dông ph©n tö.
C¸c ph©n tö n»m c¸ch bÒ mÆt pha ngng tô r¾n láng
mét kho¶ng c¸ch lín h¬n b¸n kÝnh t¸c dông ph©n tö r chÞu
t¸c dông trung b×nh vÒ mäi phÝa c¸c lùc nh nhau nªn lùc
tæng hîp t¸c dông lªn mét ph©n tö b»ng kh«ng. Trong khi
®ã, c¸c ph©n tö n»m trong líp bÒ mÆt cã bÒ dÇy nhá h¬n
r chÞu t¸c dông cña c¸c lùc kh«ng ®ång ®Òu: lùc kÐo ra
ngoµi bÒ mÆt pha ngng tô nhá h¬n lùc hót vµo trong lßng
pha ngng tô.
Nh thÕ tÝnh chÊt cña líp bÒ mÆt vËt r¾n, láng kh¸c
víi tÝnh chÊt ë trong lßng cña chóng(tÝnh chÊt thÓ tÝch ).
TÝch chÊt bÒ mÆt cña c¸c pha ngng tô thÓ hiÖn ë mäi bÒ
mÆt ph©n chia hai pha. Nhng víi møc ®é kh¸c nhau. BÒ
mÆt riªng (bÒ mÆt tÝnh cho mét ®¬n vÞ khèi lîng) cña pha
ngng tô cµng lín th× sù ®ãng gãp cña phÇn n¨ng lîng cña
líp bÒ mÆt vµo n¨ng lîng cña toµn bé hÖ sÏ cµng lín. sù
®ãng gãp cña phÇn n¨ng lîng bÒ mÆt vµo n¨ng lîng cña
7
toµn bé hÖ rÊt quan träng trong c¸c hÖ nµy, tÝnh chÊt bÒ
mÆt sÏ ¶nh hëng lªn kh¶ n¨ng ph¶n øng cña c¸c chÊt. VÞ
trÝ c©n b»ng cña c¸c ph¶n øng, ®é hoµ tan cña c¸c chÊt,
¸p suÊt h¬i b·o hoµ, nhiÖt ®é nãng ch¶y... lµ nguyªn nh©n
cña nhiÒu hiÖn tîng nh hÊp phô,
thÊm ít. .. khi xÐt ®Õn
hiÖn tîng bÒ mÆt ®¹i lîng g¾n liÒn víi nã lµ n¨ng lîng bÒ
mÆt[3,4]
8
1.1.1.1. N¨ng lîng bÒ mÆt.
C¸c ph©n tö n»m trªn líp bÒ mÆt cã bÒ dµy nhá h¬n r
chÞu t¸c dông cña c¸c lùc kÐo vµo trong theo ph¬ng vu«ng
gãc víi bÒ mÆt cña pha ngng tô. Lùc t¸c dông trªn mét ®¬n
vÞ chiÒu dµi cña giíi h¹n bÒ mÆt ph©n chia hai pha ®îc gäi
lµ søc c¨ng bÒ mÆt.
VÒ gi¸ trÞ: søc c¨ng bÒ mÆt b»ng n¨ng lîng bÒ mÆt do
®ã hai ®¹i lîng nµy thêng ®îc ký hiÖu b»ng cïng mét ch÷ .
V× bÒ mÆt chÊt láng lµ ®ång nhÊt nªn søc c¨ng bÒ
mÆt cña nã ë mäi ®iÓm lµ nh nhau. §èi víi vËt r¾n vÊn ®Ò
trë nªn phøc t¹p h¬n v× mËt ®é h¹t ë c¸c c¹ch, gãc vµ trªn
bÒ mÆt lµ kh¸c nhau nªn søc c¨ng bÒ mÆt ë c¸c ®iÓm
kh¸c nhau lµ kh¸c nhau. Trong trêng hîp nµy ngêi ta chÊp
nhËn lÊy gi¸ trÞ trung b×nh vµ chØ ®o ®îc b»ng ph¬ng
ph¸p gi¸n tiÕp [3].
1.1.1.2. C¸c yÕu tè ¶nh hëng tíi n¨ng lîng bÒ mÆt
N¨ng lîng bÒ mÆt phô thuéc vµo cêng ®é cña lùc kÐo
c¸c ph©n tö n»m trªn líp bÒ mÆt pha ngng tô vµo trong lßng
cña nã. Nhng lùc nµy ®Õn lît nã l¹i phô thuéc vµo lùc t¸c
dông gi÷a c¸c ph©n tö cña pha ngng tô vµ cña c¸c ph©n tö
n»m trªn bÒ mÆt cña pha thø hai tiÕp xóc víi nã vµ nhiÖt
®é.
VËy n¨ng lîng phô thuéc vµo cÊu t¹o cña pha ngng tô vµ
pha tiÕp xóc víi nã vµ nhiÖt ®é.
1.1.1.2.1. ¶nh hëng cña cÊu t¹o cña pha ngng tô
9
Lùc t¬ng t¸c gi÷a c¸c ph©n tö cña pha ngng tô cã thÓ
lµ lùc gi÷a c¸c ph©n tö, lùc tÜnh ®iÖn Coulomb, liªn kÕt
kim lo¹i. ..
V× lùc gi÷a c¸c ph©n tö lµ nhá nªn søc c¨ng bÒ mÆt
cña c¸c hîp chÊt ph©n tö nhá vµ gi¶m theo chiÒu:
Ph©n cùc + liªn kÕt hydro ph©n cùc kh«ng ph©n cùc
V× lý do nµy mµ søc c¨ng bÒ mÆt cña níc rÊt lín vµ
c¸c hydrocacbon cã søc c¨ng bÒ mÆt nhá (b¶ng 1) c¸c chÊt
®iÖn ly nãng ch¶y vµ c¸c kim lo¹i láng cã søc c¨ng bÒ mÆt
lín v× liªn kÕt gi÷a c¸c ph©n tö bÒn.
1.1.1.2.2. ¶nh hëng cña cÊu t¹o cña pha tiÕp xóc
V× mËt ®é cña khÝ hoÆc h¬i nhá h¬n so víi pha ngng
tô nªn nÕu trªn bÒ mÆt pha ngng tô lµ khÝ hoÆc h¬i th×
søc c¨ng bÒ mÆt lín h¬n so víi khi tiÕp xóc víi pha láng
kh¸c.
Lùc t¬ng t¸c gi÷a c¸c phÇn tö cña pha tiÕp xóc víi pha ngng tô cµng lín th× søc c¨ng bÒ mÆt cµng nhá do ®ã søc c¨ng bÒ
mÆt gi÷a c¸c pha ngng tô nãi chung nhá h¬n søc c¨ng bÒ mÆt
cña pha tù do (pha ngng tô - khÝ ) (b¶ng 1.2).
B¶ng 1.1: N¨ng lîng bÒ mÆt cña mét vµi chÊt láng
Kh«ng cùc
Cã cùc
ChÊt láng
Hy®ro
Metan
Butan
Benzen
Ion
t0c
(J.m-2) ChÊt láng
-258,10,00283 H2O
-180 0,018
Etannol
-20
0,01734 Glyxªrin
+20 0,0287 anilin
Kim lo¹i
toc
20
20
18
20
(J.m-2)
0,07275
0,02203
0,06247
0,04366
ChÊt láng
t0c
toc
(J.m-2)
(J.m-2) ChÊt láng
KCl
KNO3
NaCl
800
380
803
10
0,0958 Natri
0,1104 Magiª
0,1138 S¾t
98
651
1528
0,191
0,569
1,840
B¶ng 1. 2: N¨ng lîng bÒ mÆt gi÷a c¸c pha.
Pha
1
Níc
2
H¬i níc
t0 c
(J.m-2)
20
0,07275
26
0,0048
25
0,0342
b·o hoµ
Níc
Anilin
Níc
Benzen
1.2.3. ¶nh hëng cña nhiÖt ®é
Khi nhiÖt ®é t¨ng th× søc c¨ng bÒ mÆt gi¶m v× sù
t¨ng chuyÓn ®éng nhiÖt cña c¸c phÇn tö lµm gi¶m lùc t¸c
dông t¬ng hç gi÷a chóng. Khi nhiÖt ®é t¨ng tíi nhiÖt ®é tíi
h¹n th× kh«ng cßn ranh giíi ph©n chia láng vµ h¬i n÷a vµ
khi ®ã søc c¨ng bÒ mÆt b»ng kh«ng.
1.1.1.3. Sù hÊp phô
BÒ mÆt cña pha ngng tô cßn nh÷ng lùc d do ®ã nã cã
kh¶ n¨ng thu hót c¸c phÇn tö cña pha tiÕp xóc víi nã. HiÖn tîng ®ã ®îc gäi lµ sù hÊp thu tuú thuéc vµo c¬ chÕ hÊp thô
mµ ngêi ta chia ra lµm hÊp thô vµ hÊp phô.
NÕu c¸c phÇn tö cña chÊt bÞ hÊp thu chØ tËp trung ë
trªn bÒ mÆt cña chÊt hÊp thu (pha ngng tô) th× sù hÊp thu
®îc gäi lµ sù hÊp phô.
Trong trêng c¸c phÇn tö cña chÊt bÞ hÊp thu ®i s©u
vµo trong lßng chÊt hÊp thu th× sù hÊp thu ®îc gäi lµ sù hÊp
thô. VÝ dô: sù hÊp thô khÝ HCl b»ng H2O[4].
11
Tuú thuéc vµo b¶n chÊt cña lùc t¬ng t¸c gi÷a chÊt hÊp
phô vµ chÊt bÞ hÊp phô ngêi ta chia lµm sù hÊp phô lý häc vµ
sù hÊp phô ho¸ häc.
ë ®©y chóng ta xÐt vÒ qu¸ tr×nh hÊp phô:
Lùc hÊp phô gåm c¸c lo¹i sau ®©y:
a. Lùc vander waals:§ã lµ lùc t¬ng t¸c gi÷a c¸c phÇn tö
mang tÝnh chÊt thuÇn tuý vËt lý, n¨ng lîng hÊp phô nhá dÔ
thiÕt lËp c©n b»ng.
b. Lùc c¶m øng:Lùc nµy h×nh thµnh khi trong phÇn tö
s½n cã mét lìng cùc t¹o ra ®iÖn trêng, vÝ dô khi cã c¸c
nhãm:C=O; C-NO2...Díi t¸c dông cña ®iÖn trêng ®ã c¸c
electron cña c¸c nguyªn tö hoÆc nhãm nguyªn tö bªn c¹nh
bÞ ph©n cùc vµ t¹o nªn momen lìng cùc c¶m øng.
c. Lùc hÊp phô ho¸ häc:§ã lµ trêng hîp gi÷a chÊt hÊp
phô vµ chÊt bÞ hÊp phô h×nh thµnh liªn kÕt ho¸ häc. Lùc
nµy kh¸ m¹nh lµm cho ®êng ®¼ng nhiÖt hÊp phô biÕn ®æi
nhiÒu.
d. Liªn kÕt hydro: Lùc nµy h×nh thµnh khi hÊp phô c¸c
chÊt cã nhãm cho proton bëi c¸c chÊt hÊp phô ph©n cùc nh
SiO2, Al2O3...
Ngoµi ra cã thÓ t¹o thµnh phøc chuyÓn ®iÖn tÝch khi
electron cña chÊt tan chuyÓn ®Õn trung t©m hÊp phô[9].
1.1.1.3.1. HÊp phô lý häc
Sù hÊp phô ®îc gäi lµ hÊp phô lý häc nÕu lùc hÊp phô
lµ lùc gi÷a c¸c ph©n tö (lùc vander waals). HÊp phô vËt lý lµ
qu¸ tr×nh hai chiÒu (thuËn nghÞch) chiÒu ngîc cña sù hÊp
phô lµ sù khö hÊp phô. HÊp phô vËt lý kÌm theo hiÖu øng
12
nhá (4-25 kj/mol )c¸c chÊt hÊp phô sÏ dÔ bÞ khö hÊp phô
[4].
1.1.1.3.2. HÊp phô ho¸ häc
Trong hÊp phô ho¸ häc:c¸c ph©n tö hoÆc chÊt bÞ hÊp
phô liªn kÕt víi chÊt hÊp phô bëi c¸c lùc bÒn v÷ng t¹o thµnh
nh÷ng hîp chÊt ho¸ häc bÒ mÆt míi.Sù hÊp phô ho¸ häc cã
tÝnh chÊt chän läc vµ lµ kh«ng thuËn nghÞch. NhiÖt lîng to¶
ra trong qu¸ tr×nh hÊp phô ho¸ häc lín h¬n so víi sù hÊp phô
lý häc rÊt nhiÒu (cã thÓ lªn tíi 800 kj/mol ). §©y lµ tiªu
chuÈn ®Ó ph©n biÖt hÊp phô lý häc vµ hÊp phô hãa häc.
Mét ®iÓm kh¸c nhau n÷a gi÷a sù hÊp phô lý häc vµ
hÊp phô ho¸ häclµ khi t¨ng nhiÖt ®é th× sù hÊp phô lý häc
gi¶m cßn sù hÊp phô ho¸ häc l¹i t¨ng.
Lùc vander waals vµ lùc hãa häc ®Òu cã cïng mét
nguån gèc ®iÖn, chóng chØ kh¸c nhau ë ph¹m vi t¸c
dông:lùc vander waals t¸c dông ë kho¶ng c¸ch lín h¬n so víi
lùc ho¸ häc. Do ®ã nÕu x¶y ra sù hÊp phô ho¸ häc th× giai
®o¹n ®Çu tiªn ph¶i lµ sù hÊp phô lý häc[4].
1.1.2 Sù hÊp phô trªn ranh giíi ph©n chia r¾n - khÝ vµ r¾n
- dung dÞch
1.1.2.1 Sù hÊp phô trªn ranh giíi ph©n chia r¾n - khÝ
BÒ mÆt vËt r¾n kh¸c bÒ mÆt láng lµ kh«ng ®ång
nhÊt. S¬ ®å sau cho thÊy sù sinh ra c¸c phÇn ho¹t ®éng
kh¸c nhau cña tinh thÓ Niken
13
C¸c nguyªn tö Niken liªn kÕt víi bÒ mÆt b»ng mét liªn
kÕt víi cã n¨ng lîng d lín h¬n so víi bÒ mÆt b»ng hai liªn kÕt
do ®ã cã kh¶ n¨ng hÊp phô m¹nh vµ nhiÒu h¬n. §Õn lît
m×nh nguyªn tö Ni nµy k¹i hÊp phô m¹nh vµ nhiÒu h¬n so
víi c¸c nguyªn tö liªn kÕt víi bÒ mÆt b»ng ba liªn kÕt. ..
Nh thÕ trªn bÒ mÆt vËt r¾n bªn c¹nh nh÷ng phÇn cã
tÝnh chÊt ho¹t ®éng m¹nh cßn cã nh÷ng phÇn h¹ot ®éng
yÕu.Nh÷ng phÇn ho¹t ®éng ®îc gäi lµ c¸c trung t©m ho¹t
®éng.
§ã lµ c¸c c¹nh, c¸c gãc, c¸c khe, cã chç lÖch m¹ng, sai
háng cña tinh thÓ. Sù cã mÆt cña c¸c nguyªn tö l¹ (t¹p
chÊt) lµm biÕn d¹ng m¹ng tinh thÓ do ®ã còng lµm t¨ng sè
trung t©m häat ®éng.
Râ rµng r»ng bÒ mÆt riªng cña vËt r¾n cµng lín th×
kh¶ n¨ng hÊp phô cña nã cµng m¹nh [4].
1.1.2.2 Sù hÊp phô trªn ranh giíi ph©n chia r¾n -dung dÞch
Nh×n chung sù hÊp phô trªn bÒ mÆt r¾n - dung dÞch
gièng sù hÊp phô trªn bÒ mÆt r¾n - khÝ. Tuy nhiªn sù hÊp
phô trªn ranh giíi ph©n chia vËt r¾n -dung dÞch phøc t¹p
h¬n v× kh«ng nh÷ng chØ c¸c ph©n tö cña chÊt hoµ tan bÞ
hÊp phô mµ cßn c¶ c¸c ph©n tö cña dung m«i.
14
Khi kh¶o s¸t sù hÊp phô chÊt tan tõ dung dÞch trªn bÒ
mÆt vËt r¾n cÇn ph¶i ph©n biÖt hai trêng hîp: sù hÊp phô
c¸c chÊt kh«ng ®iÖn ly vµ sù hÊp phô chÊt ®iÖn ly(khi cã sù
hÊp phô chän läc cña mét trong c¸c ion tõ dung dÞch).
15
1.1.2.2.1 Sù hÊp phô ph©n tö tõ dung dÞch
Khi cã sù hÊp phô tõ dung dÞch lîng chÊt bÞ hÊp phô
(®é hÊp phô )bëi 1g chÊt hÊp phô r¾n ®îc tÝnh theo c«ng
thøc:
a
Trong ®ã
(C0 C)V
1000
m
a: Lîng chÊt bÞ hÊp phô (m mol/g).
C0,C: Nång ®é ban ®Çu vµ nång ®é c©n b»ng
cña chÊt bÞ hÊp
phô(mol/l).
V: ThÓ tÝch dung dÞch (l).
m: Khèi lîng chÊt hÊp phô (g).
Sau ®©y chóng ta xÐt c¸c yÕu tè ¶nh hëng ®Õn sù
hÊp phô ph©n tö tõ dung dÞch.
a. ¶nh hëng cña dung dÞch
C¸c ph©n tö lµ ®èi thñ c¹nh tranh nhau víi c¸c ph©n
tö chÊt tan trong qua tr×nh hÊp phô.NÕu dung m«i bÞ hÊp
phô kÐm h¬n trªn chÊt hÊp phô d· cho th× chÊt tan sÏ bÞ
hÊp phô tèt h¬n. Nh÷ng chÊt H§BM cã søc c¨ng bÒ mÆt nhá
h¬n søc c¨ng bÒ mÆt cña dung m«i sÏ bÞ hÊp phô m¹nh
h¬n ë trªn bÒ mÆt vËt r¾n. ChÝnh v× vËy sù hÊp phô tõ
dung dÞch níc thêng m¹nh h¬n nhiÒu so víi sù hÊp phô tõ
c¸c dung dÞch víi c¸c dung m«i lµ hydro cacbon, rîu vµ c¸c
chÊt láng h÷u c¬ kh¸c cã søc c¨ng bÒ mÆt nhá h¬n so víi níc. Còng cã thÓ nãi r»ng, nÕu chÊt tan hoµ tan tèt trong m«i
trêng nµo th× sù hÊp phô chÊt tan trong m«i trêng ®ã sÏ
yÕu vµ ngîc l¹i.Trªn c¬ së ®ã còng cã thÓ rót ra ®îc sù liªn
16
hÖ gi÷a kh¶ n¨ng hÊp phô víi h»ng sè ®iÖn m«i còng nh søc
c¨ng bÒ mÆt cña m«i trêng mµ ë ®ã x¶y ra sù hÊp phô.
b. ¶nh hëng cña tÝnh chÊt cña chÊt hÊp phô vµ chÊt bÞ hÊp
phô
Nh÷ng
chÊt
hÊp
phô
ph©n
cùc
(silicagel;®Êt
sÐt;...)hÊp phô tèt c¸c chÊt ph©n cùc, nh÷ng chÊt kh«ng
ph©n cùc (than )hÊp phô tèt c¸c chÊt kh«ng ph©n cùc.
Rehbinder (R«-bin-®¬) ®· ®a ra qui t¾c vÒ sù phô thuéc
®é hÊp phô vµo ®é ph©n cùc cña c¸c chÊt trong hÖ. Theo
qui t¾c nµy, mét chÊt C nµo ®ã cã thÓ bÞ hÊp phô trªn bÒ
mÆt ph©n chia hai pha Avµ B khi h»ng sè ®iÖn m«i cña nã
cã gi¸ trÞ trung gian gi÷a h»ng sè ®iÖn m«i cña Avµ B
nghÜa lµ:
A >C>B hay lµ A<C<B
§èi víi nh÷ng chÊt H§BM mµ ph©n tö cã hai phÇn
(phÇn ph©n cùc vµ phÇn kh«ng ph©n cùc )th× khi bÞ hÊp
phô trªn bÒ mÆt ph©n chia pha sÏ cã sù ®Þnh híng ph©n tö
nh sau:phÇn ph©n cùc híng vÒ pha ph©n cùc, phÇn kh«ng
ph©n cùc híng vÒ phÝa pha kh«ng ph©n cùc (h×nh vÏ ).
Níc Benzen
O
O
O
O
: phÇn kh«ng ph©n cùc
O
: phÇn ph©n
cùc
O
than
O
O
O
O
silicagel
O
17
H×nh 1. S¬ ®å ®Þnh híng c¸c ph©n tö chÊt H§BM trªn
bÒ mÆt ph©n chia pha cã b¶n chÊt kh¸c nhau.
CÊu tróc xèp víi c¸c mao qu¶n cña chÊt hÊp phô còng
¶nh hëng tíi sù hÊp phô, bëi v× sù hÊp phô x¶y ra chñ yÕu lµ
trªn bÒ mÆt c¸c mao qu¶n. §èi víi c¸c ph©n tö nhá cã thÓ
®i s©u vµo c¸c mao qu¶n th× khi ®é xèp cña chÊt hÊp phô
t¨ng cã ®é hÊp phô t¨ng. §èi víi chÊt hÊp phô cã mao qu¶n
hÑp khi kÝch thíc ph©n tö chÊt bÞ hÊp phô t¨ng th× ®é hÊp
phô gi¶m.
1.1.2.2.2 Sù hÊp phô c¸c chÊt ®iÖn ly
ë ®©y chóng ta chØ xÐt sù hÊp phô c¸c chÊt ®iÖn ly
trong dung dÞch níc c¸c ion cña chÊt ®iÖn ly bÞ hÊp phô trªn
nh÷ng bÒ mÆt cÊu t¹o tõ nh÷ng ph©n tö ph©n cùc hoÆc tõ
nh÷ng ion. V× vËy, sù hÊp phô ion cßn ®îc gäi lµ sù hÊp phô
ph©n cùc.
Nh÷ng bÒ mÆt víi diÖn tÝch nhÊt ®Þnh hÊp phô tõ
dung dÞch nh÷ng ion cã ®iÖn tÝch tr¸i dÊu. Lóc ®ã nh÷ng
ion tr¸i dÊu víi ion ®· bÞ hÊp phô díi t¸c dông cña lùc hót
tÜnh ®iÖn taä ra mét líp ®iÖn tÝch kÐp.
§èi víi c¸c ion cã cïng ®iÖn tÝch kh¶ n¨ng bÞ hÊp phô
t¨ng theo b¸n kÝnh ion. §iÒu nµy ®îc gi¶i thÝch bëi sù t¨ng
®é ph©n cùc cña ion vµ bëi sù gi¶m hydrat ho¸ (líp vá
hydrat ho¸ cµng máng th× t¬ng t¸c ®iÖn cµng t¨ng) theo
chiÒu t¨ng kh¶ n¨ng bÞ hÊp phô, c¸c ion ®îc xÕp theo d·y
sau:
Li+
- Xem thêm -