Для расчета калькулятора

Задание:

Используя экспериментальные данные по адсорбции бензола на графитированной термической саже при нескольких температурах:

р, Па
		0,0199	0,0278	0,0332	0,0373
		0,0129	0,0191	0,0240	0,0279
		0,0082	0,0127	0,0165	0,0198

1. Постройте три изотермы адсорбции.

2. Рассчитайте константы уравнения Лэнгмюра и удельную поверхность адсорбента ( ).

3. Рассчитайте интегральную теплоту адсорбции.

4. Для А=0,005 моль/кг; А=0,01 моль/кг; А=0,015 моль/кг постройте изостеры адсорбции по которым рассчитайте дифференциальную теплоту адсорбции. Проанализируйте полученные результаты.

Решение:

1. По экспериментальным данным строим три изотермы адсорбции бензола на графитированной саже:

Рис.5. Изотермы адсорбции:

1 – Т=293К; 2 – Т=303 К; 3 – Т=313 К.

2.Для построения изотермы Лэнгмюра в линейных координатах рассчитаем значения р/А для каждого значения р для трех температур. Рассчитанные данные занесем в таблицу:

р, Па

По рассчитанным данным построим изотермы Лэнгмюра в линейных координатах при трех температурах:

Рис. 6. Изотермы адсорбции в линейных координатах:

1 – Т=293 К; 2 – Т=303 К; 3 – Т=313 К.

3. Графически рассчитываем константы уравнения Лэнгмюра, полученные данные заносим в таблицу:

Т₁ = 313 К

,

Т₂ = 303 К

,

Т₃ = 293 К

,

Результаты расчета занесем в таблицу:

Т1 = 293 К	0,063	11,1
Т2 = 303 К	0,064	7,1
Т3 = 313 К	0,062	4,6

Из таблицы следует, что величина предельной адсорбции ( ) постоянна при разных температурах и зависит только от природы адсорбента и адсорбата. Константа адсорбционного равновесия К уменьшается с увеличением температуры.

4. Рассчитаем удельную поверхность адсорбента по уравнению (6):

5. Для расчета интегральной теплоты адсорбции построим график зависимости , предварительно составив таблицу:

Т, К			ln K
	3,41	11,1	-4,50
	3,30	7,1	-4,95
	3,19	4,6	-5,38

Рис.7. Линейная зависимость ln К от обратной температуры.

Рассчитаем тангенс угла наклона прямой и интегральную теплоту адсорбции по уравнению (9):

.

Таким образом, процесс адсорбции бензола на графитированной термической саже идет с выделением тепла (экзотермический процесс).

6. Для построения трех изостер адсорбции при А=0,005 моль/кг; А=0,010 моль/кг; А=0,015 моль/кг проведем к изотермам адсорбции (рис.5) три линии, параллельные оси абсцисс. Составим таблицу зависимости давления от температуры при постоянной величине адсорбции:

Рис. 8. Изотермы адсорбции:

1 – Т=293К; 2 – Т=303 К; 3 – Т=313 К.

Построим три изостеры адсорбции для А=0,005 моль/кг; А=0,010 моль/кг и А=0,015 моль/кг.

Рис. 9. Изостеры адсорбции:

1 – А=0,015 моль/кг; 2 – А=0,010 моль/кг и 3 – А=0,005 моль/кг.

7. Для расчета изостерической дифференциальной теплоты адсорбции построим график в координатах для различных значений адсорбции. Предварительно составив таблицу:

А, моль/кг	Т, К		р, Па	ln p
0,05		3,41		1,61
	3,30		2,30
	3,19		2,89
0,01		3,41		2,40
	3,30		3,04
	3,19		3,66
0,015		3,41		3,00
	3,30		3,58
	3,19		4,11

Рис.10. Линейная зависимость ln р от обратной температуры:

1 - А=0,015 моль/кг; 2 - А=0,010 моль/кг; 3 - А=0,005 моль/кг.

Рассчитаем тангенсы углов наклона полученных прямых и дифференциальные теплоты адсорбции для А=0,005 моль/кг; А=0,010 моль/кг и А=0,015 моль/кг по уравнению (11):

1.

2.

3.

Из полученных результатов следует, что изостерическая теплота адсорбции слабо зависит от степени заполнения поверхности. Это свидетельствует о том, что поверхность адсорбента (графитированной сажи) достаточно однородна. Рассчитанные значения q_A свидетельствуют о том, что адсорбция бензола на графитированной термической саже обусловлена, в основном, физическими силами.