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活性炭的制備及吸附性能表征
實驗三 活性炭的制備及吸附性能的表征
一、實驗?zāi)康?/p>
1. 掌握活性炭比表面積的計算方法；
2. 學會用朗格繆爾吸附方程求解活性炭的飽和吸附量 二、實驗原理
活性炭是一種具有高度發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)和極大的內(nèi)表面積的人工碳材料制品。它主要由碳元素（87—97%）組成，也含有氫、氧、硫和氮等元素以及一些無機礦物質(zhì)。活性炭最顯著特征是吸附作用，它可以從氣相或液相中吸附各種物質(zhì)，并且吸附能力很強
活性炭的制備：
材料：幾乎任何一種天然或合成的含碳物質(zhì)，如木質(zhì)原料（木材、果殼、果核）、煤化植物（泥炭、褐煤）、所有不同變質(zhì)程度的煤和酚醛樹脂等合成物質(zhì)，都可以生產(chǎn)活性炭。
干燥－粉碎－碳化（馬弗爐）－活化
碳化，也稱熱解，是在隔絕空氣的條件下對原材料加熱，一般在600度。經(jīng)碳化后會分解放出水氣、CO、CO2、H2等。原料分解成碎片后，并重新結(jié)合成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，這些碎片可能有一些微晶體組成。
活化，是在氧化劑的作用下，對碳化后的材料加熱，以生產(chǎn)活性炭產(chǎn)品�；罨^程中，燒掉了碳化時吸附的碳氫化合物，把原有空隙之間燒穿活化使活性炭變成一種良好的多孔結(jié)構(gòu)。
活性炭的表征：比表面積測定儀測定比表面積和孔徑的分布；掃描電鏡表面性質(zhì)分析和孔徑微觀結(jié)構(gòu)分析；IR進行表面官能團的分析。
吸附性能表征：碘值，表征活性炭吸附性能的一個指標，一般認為其數(shù)值高低與活性炭中微孔的多少有關(guān)聯(lián)。亞甲基蘭吸附，也是表征活性炭吸附性能的一個指標，由于分子直徑大，數(shù)值主要表征中孔數(shù)量。
本實驗以活性炭為原料，通過在醋酸水溶液中對醋酸的吸附作用，計算活性炭的比表面積。通過朗格繆爾吸附方程求飽和吸附量。 活性炭的吸附性能表征： 1.弗朗特里希經(jīng)驗方程：
x
τ==kc
m
τ表示吸附能力（每克吸附劑上吸附溶質(zhì)的量），x為吸附溶質(zhì)的量（mol），m為吸附劑的量（g），c為吸附平衡時溶液的濃度（mol/L），n和k為經(jīng)驗常數(shù)，由溫度、溶劑、吸附質(zhì)與吸附劑性質(zhì)決定。對上式取對數(shù)： http://www.lotusphilosophies.com/news/55BFA9288237681D.html lgτ=
1lcg+n
lkg，以lgτ對lgc做圖，可得一條直線，由斜率和截距可得n和k。
2.朗格繆爾吸附方程
τ=τ∞
ck
τ∞為飽和吸附量，即表面被吸附質(zhì)鋪滿單分子層時的吸附量 1+kc
上式整理
c
τ
=
c1c
+，對c做圖，得到一直線，由直線的斜率可求得τ∞，截距求常τ∞kτ∞τ
數(shù)k。
3. 吸附劑比表面積
S0=τ∞Aδm=
τ∞?6.02?1023?24.3
1020
（m2/g）由Langmuir單分子層吸附模型，假定吸附
質(zhì)分子在吸附劑表面是直立的，每個HAc分子所占面積為24.3A ，得到的比表面積比實際要小一些。 三、實驗儀器與藥品
NaOH 0.25M（準確），冰醋酸0.42M（準確），活性炭，酚酞等 四、實驗步驟
1. 配置醋酸溶液，氫氧化鈉溶液，濃度分別為0.42M和0.25M左右；
02
3. 振蕩：將瓶塞塞好，置于振蕩機上使其達到吸附平衡。
4. 滴定：振蕩30分鐘后，先取稀的進行滴定，濃溶液不易平衡，繼續(xù)震蕩，由于吸附后
HAc濃度不同，取體積為1，2瓶10ml，3，4瓶取20ml，5，6，7瓶取40ml。 注意：在醋酸溶液中，操作中防止HAc的揮發(fā)，以免引起較大的誤差； 本實驗溶液配制中用不含CO2的蒸餾水配制。 五、實驗數(shù)據(jù)處理
原始數(shù)據(jù)記錄 數(shù)據(jù)處理
由圖得到n和k，最大吸附量，進一步計算吸附劑的比表面積 。 六、實驗小結(jié)
注：NaOH標準溶液的配制，如何標定的？
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