溶液吸附法测量固体物质的比表面积

实验十 溶液吸附法测量固体物质的比表面积

一、实验目的：

1.了解溶液吸附法测定固体比表面的原理和方法。

2.用溶液吸附法测定活性炭的比表面。

3.掌握分光光度计工作原理及操作方法。

二、实验原理：

本实验采用溶液吸附法测定固体物质的比表面。

在一定温度下，固体在某些溶液中吸附溶质的情况可用Langmuir 单分子层吸附方程来处理。其方程为

Kc

Kc

m

+Γ=Γ1

式中：Γ为平衡吸附量，单位质量吸附剂达吸附平衡时，吸附溶质的物质的量（mol ·g-1）；Γm 为饱和吸附量，单位质量吸附剂的表面上吸满一层吸附质分子时所能吸附的最大量（mol ·g-1）；c 为达到吸附平衡时，吸附质在溶液本体中的平衡浓度（mol ·dm-3）；K 为经验常数，与溶质（吸附质）、吸附剂性质有关。 吸附剂比表面S 比 ： S 比 ＝ΓmLA

式中：L 是阿伏加德罗常数；A 是每个吸附质分子在吸附剂表面占据的面积。

配制不同吸附质浓度c0的样品溶液，测量达吸附平衡后吸附质的浓度c ，用下式计算各份样品中吸附剂的吸附量

m

V

c c )(0-=

Γ 式中：c0是吸附前吸附质浓度（mol ·dm-3）；c 是达吸附平衡时吸附质浓度（mol ·dm-3）；V 是溶液体积（dm3）；m 是吸附剂质量（g ）。 Langmuir 方程可写成

K

c c

m m Γ+

Γ=

Γ

1

1 根据改写的Langmuir 单分子层吸附方程，作Γc

～c 图，为直线，由直线斜率可求得Γm

甲基兰的摩尔质量为373.9g ·mol -1

。假设吸附质分子在表面是直立的，A 值取为1.52

×10-18m 2

。

三、实验步骤：

1.样品活化

2.溶液吸附

取5只洗净的干燥的带塞锥形瓶编号，分别用分析天平准确称取活化过的活性炭0.1g ，至于瓶中，分别配置五种浓度的次甲基蓝50ml ，振荡4-6h ，分别移取滤液2ml 放入250ml 容量瓶中，并定容，待用； 3.原始溶液处理

4.次甲基蓝标准溶液的配制

用移液管分别移取0.4、0.6、0.6、1.0、1.2、1.4ml 的0.3126×10-3

mol/L 标准次甲基蓝溶

液于100ml 容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，待用； 5.工作波长的选择：665nm 6.测量吸光度

四、数据记录及处理：

1.实验基础数据

2.作A-C

A

3.求次甲基蓝原始溶液的浓度和平衡溶液的浓度 C 将实验测定的稀释后原始溶液的吸光度，从 A —C 工作曲线上查得对应的浓度，然后乘以稀释倍数 100，即为原始溶液的浓度；计算得：0.0019 mol/L 将实验测定的各个稀释后的平衡溶液吸光度，从 A —C 工作曲线上查得对应的浓度，然 4．计算吸附溶液的初始浓度 C 0

5．计算吸附量

由平衡浓度 C 及初始浓度 C 0数据，由Γ=（C-C 0）V/m

6．作朗缪尔吸附等温线：以Γ 为纵坐标，C 为横坐标

0.040

0.0420.0440.0460.0480.0500.052

0.0540.0560.0580.060吸附量Γ

C/(mol/L)

7.求饱和吸附量

作C/Γ-C 图，由图求得饱和吸附量

Γ∞。

0.004

0.0060.0080.0100.012

0.0140.0160.018C /Γ

C/（mol/L ）

4.计算比表面，求平均值。

S=Γ∞ * ó *NA=5.58×10-4×3.9×10-19×6.023×1023 =131.28 m 2/g

溶液吸附法测定比表面

实验七：溶液吸附法测定比表面 一、实验目的： 1、用溶液吸附法测定颗粒活性炭的比表面； 2、了解溶液吸附法测定比表面的基本原理； 3、进一步熟悉722型分光光度计的使用； 二、实验原理： (1) 比表面是指单位质量(或单位体积)的物质所具有的表面积，其数值与分散粒子大小有关。测定固体物质比表面的方法很多，常用的有BET低温吸附法、电子显微镜法和气相色谱法等，不过这些方法都需要复杂的装置，或较长的时间。而溶液吸附法测定固体物质比表面，仪器简单，操作方便，还可以同时测定许多个样品，因此常被采用，但溶液吸附法测定结果有一定误差。其主要原因在于：吸附时非球型吸附层在各种吸附剂的表面取向并不一致，每个吸附分子的投影面积可以相差很远，所以，溶液吸附法测得的数值应以其它方法校正之。然而，溶液吸附法常用来测定大量同类样品的相对值。溶液吸附法测定结果误差一般为10%左右。 (2) 水溶性染料的吸附已广泛应用于固体物质比表面的测定。在所有染料中，次甲基蓝具有最大的吸附倾向。研究表明，在大多数固体上，次甲基蓝吸附都是单分子层，即符合朗格缪尔型吸附。但当原始溶液浓度较高时，会出现多分子层吸附，而如果吸附平衡后溶液的浓度过低，则吸附又不能达到饱和，因此，原始溶液的浓度以及吸附平衡后的溶液浓度都应选在适当的范围内。本实验原始溶液浓度为0.2%左右，平衡溶液浓度不小于0.1%。 (3) 根据朗格缪尔单分子层吸附理论，当次甲基蓝与活性炭达到吸附饱和后，吸附与脱附处于动态平衡，这时次甲基蓝分子铺满整个活性粒子表面而不留下空位。此时吸附剂活性炭的比表面可按式(1)计算:

(1) 式中，S为比表面(m ·kg ); C为原始溶液的质量分数; C为平衡溶液的质量分数; G为溶液的加入量(kg); W为吸附剂试样质量(k g); 2.45×10 是1kg次甲基蓝可覆盖活性炭样品的面积(m ·kg )。 (4)次甲基蓝分子的平面结构如图4.1所示。阳离子大小为1.70×10 m×76×10 m×325×10 m。次甲基蓝的吸附有三种趋向：平面吸附，投影面积为1.35×10-18 m ；侧面吸附，投影面积为7.5×10-19 m ；端基吸附，投影面积为39.5×10 m 。对于非石墨型的活性炭，次甲基蓝可能不是平面吸附，也不是侧面吸附，而是端基吸附根据实验结果推算，在单层吸附的情况下，1mg次甲基蓝覆盖的面积可按2.45 m

溶液吸附法测固体比表面积

实验五 溶液吸附法测固体比表面积 一、实验目的: 1.了解溶液吸附法测定固体比表面的优缺点。 2.掌握溶液吸附法测定固体比表面积的基本原理和测定方法。 3.用亚甲基蓝水溶液吸附法测定活性碳、硅藻土、碱性层析氧化铝比表面积。 二、实验原理： ① Langmuir 吸附定律： 在一定温度下以及一定的浓度范围内，大多数固体对次甲基蓝的吸附是单分子层吸附，与固体对气体的吸附很相似，可用Langmuir 单分子层吸附模型来处理。 Langmuir 吸附理论的基本假定是： a) 固体表面是均匀的； b) 吸附是单分子层吸附； c) 被吸附在固体表面上的分子相互之间无作用力； d) 吸附剂一旦被吸附质覆盖就不能被再吸附； e) 吸附平衡时，吸附和脱附建立动态平衡； f) 吸附平衡前，吸附速率与空白表面成正比，解吸速率与覆盖度成正比。 根据以上假定，推导出吸附方程： 设固体表面的吸附位总数为N ，覆盖度为θ，溶液中吸附质的浓度为c ，根据上述假定，有 ?)c (kr= kN (1-为吸附速率常数) 吸附速率: 1 1吸? = rkN(k 为脱附速率常数) 脱附速率: -1 -1脱?? N = N (1-k )c 当达到吸附平衡时: r= r 即 k -11 脱吸Kc :由此可得 (1) 吸 θ? 1?Kc 吸式中K=k/k 称为吸附平衡常数，其值决定于吸附剂和吸附质的性质及温11-吸度，K 值越大，固体对吸附质吸附能力越强。若以q 表示浓度c 时的平衡吸附量，吸? =q/: q 以q 表示全部吸附位被占据时单分子层吸附量，即饱和吸附量，则?? q 代入式(1)得）（2 式中：K 为吸附作用的平衡常数，也称为吸附系数，与吸附质、吸附剂性质及温度有关，其值越大，则表示吸附能力越强；q 为平衡吸附量，1g 吸附剂达吸附平衡时，吸附的溶质的物质的量（mg/g ）；q 为饱和吸附量，1g 吸附剂的表面∞上盖满一层吸附质分子时所能吸附的最大量（mg/g ）；c 为达到吸附平衡时，溶 质在溶液本体中的平衡浓度。． ② 吸附剂对亚甲基蓝的吸附 溶液吸附法的吸附质一般用亚甲基蓝、苯酚、硬脂酸等，水溶性吸附质广泛应用于测定固体比表面积，由于在所有染料中亚甲基蓝具有最大的吸附倾向，故本实验选用亚甲基蓝作为吸附质，以活性碳、硅藻土、碱性层析氧化铝作为固体吸附剂。

粉 体 比 表 面 积 的 测 定

粉体比表面积的测定 吸附法测试 目的意义 在工业中，钢铁冶炼及粉末冶金；电子材料；水泥、陶瓷、耐火材料；燃料、磨料；化工、药品等许多行业的原料是粉末状的。在生产中，一些化学反应与物理化学反应需要有较大的表面积以提高反应速度，要有适当的比表面积来控制生产过程；许多产品要求有一定的粒度分布才能保证质量或者是满足某些特定的要求。 本实验的目的： ①了解吸附理论； ②掌握比表面积测定仪工作原理及测定方法。 实验器材 ①比表面积测定仪； ②氦氮气瓶及液氮杯； ③标准样； ④万分之一天平； ⑤烘箱； ⑥相关玻璃器皿； 实验原理 本试验是以吸附理论为依据的。吸附是指在固-气相、固-液相、固-固相、液-气相、液-液相等体系中，某个相的物质密度或溶于该相中的溶质浓度在界面上发生改变（于本体相不同）的现象。几乎所有的吸附现象都是界面浓度高

于本体相（正吸附），被吸附的物质称为吸附质，具有吸附作用的物质称为吸附剂，吸附质一般是比吸附剂小的多的粒子。吸附质离开界面引起吸附量减少的的现象称为脱附。当吸附量不发生变化时称为吸附平衡，让被吸附的物质发生脱附，托附量与吸附量相等时就是可逆吸附。吸附过程按作用力的性质可分为物理吸附和化学吸附，化学吸附时吸附体（固体）与吸附质（气体）之间发生电子转移，而物理吸附时不发生这种电子转移。 BET吸附理论基础是多分子层的吸附理论。其基本假设是：在物理吸附中，吸附体与吸附质之间的作用力是范德华力，而吸附质分子之间的作用力也是范德华力。所以，当气相中的吸附质分子被吸附在多孔固体表面之后，它们还可能从气相中吸附其他同类分子，所以吸附是多层的；吸附平衡是动平衡。在物理吸附中，吸附质几乎完全覆盖固体表面，根据单分子层吸附量和一个吸附分子的占有面积能够求得固体比表面积。 以BET等温吸附理论为基础来测定比表面积的方法有两种，一种是静态吸附法，一种是动态吸附法。本试验是采用是静态吸附法，静态吸附法是将吸附质与吸附剂放在一起达到平衡后测定吸附量。根据吸附量测定方法的不同，又可分为容量法与质量法。目前，国际、国内测量粉体比表面积常用的方法是容量法。在容量法测定仪中，传统的装置是Emmett表面积测定仪。该仪器以氮气作为吸附质，在液态氮（-196℃）的条件下进行吸附。本实验的测试仪器是JW —004型氮吸附比表面积测试仪。 仪器工作原理 该仪器是根据BET理论及F-MNELSON气相色谱原理采用对比法研制而成的。仪器用氮气作吸附气；氦气作载气， He气N2气分装在高压气瓶内。按使用测

溶液吸附法测定固体比表面积

中级化学实验报告 实验名称：溶液吸附法测定固体比表面积 一、 实验目的 1． 用亚甲基蓝水溶液吸附法测定活性炭、硅藻土、碱性层析氧化铝 的比表面积。 2． 掌握溶液吸附法测定固体比表面积的基本原理和测定方法。 3． 了解溶液吸附法测定固体比表面积的优缺点。 二、 实验原理 测定固体物质比表面的方法很多，常用的有BET 低温吸附法、电子显微镜法和气相色谱法等，不过这些方法都需要复杂的装置，或较长的时间。而溶液吸附法测定固体物质比表面，仪器简单，操作方便，还可以同时测定许多个样品，因此常被采用，但溶液吸附法测定结果有一定误差。其主要原因在于：吸附时非球型吸附层在各种吸附剂的表面取向并不一致，每个吸附分子的投影面积可以相差很远，所以，溶液吸附法测得的数值应以其它方法校正之。然而，溶液吸附法常用来测定大量同类样品的相对值。溶液吸附法测定结果误差一般为10%左右。 根据光吸收定律，当入射光为一定波长的单色光时，某溶液的吸光度与溶液中有色物质的浓度及溶液层的厚度成正比 kc bc I I A ==-=ε0 lg (5) 式中，A 为吸光度，I 0为入射光强度，I 为透过光强度，为吸光系数，b 为光径长度或液层厚度，c 为溶液浓度。

亚甲基蓝溶液在可见区有2个吸收峰：445nm 和665nm 。但在445nm 处活性炭吸附对吸收峰有很大的干扰，故本试验选用的工作波长为665nm ， 并用分光光度计进行测量。 水溶性染料的吸附已广泛应用于固体物质比表面的测定。在所有染料中，亚甲基蓝具有最大的吸附倾向。研究表明，在大多数固体上，亚甲基蓝吸附都是单分子层，即符合朗格缪尔型吸附。但当原始溶液浓度较高时，会出现多分子层吸附，而如果吸附平衡后溶液的浓度过低，则吸附又不能达到饱和，因此，原始溶液的浓度以及吸附平衡后的溶液浓度都应选在适当的范围内。本实验原始溶液浓度为100ppm 左右，平衡溶液浓度不小于10ppm 。 亚甲基蓝具有以下矩形平面结构： S H H N N CH 3 H 3C CH 3 - 亚甲基蓝分子的平面结构如图所示。阳离子大小为1.70×10-10m ×76×10-10m ×325×10-10m 。亚甲基蓝的吸附有三种趋向：平面吸附，投影面积为1.35×10-18m 2；侧面吸附，投影面积为7.5×10-19m 2；端基吸附，投影面积为39.5×10-19m 2。对于非石墨型的活性炭，亚甲基蓝可能不是平面吸附，也不是侧面吸附，而是端基吸附根据实验结果推算，在单层吸附的情况下，1mg 亚甲基蓝覆盖的面积可按2.45m 2计算。而对Al 2O 3则可能是侧面吸附。求出各种固体对亚甲基蓝的饱和吸附量后，即可求出各种固体的比表面积。 三、 实验步骤

溶液表面吸附量的测定.

溶液表面吸附量的测定 （3学时） 一、目的要求1、了解溶液表面吸附量的物理意义及其测定原理。 2、了解最大气泡法测定溶液表面张力的基本原理和方法。 3、了解弯曲液面的附加压力与液面弯曲度、溶液表面张力之间的关系。 二、实验原理 当一种溶质溶于水形成溶液时，溶质在溶液表面的浓度与其在溶液本体中的浓度存在着差别，这种现象称为溶液的表面吸附。理论上，可用“表面吸附量”（或称表面超量）表示溶液的表面吸附程度大小，表面吸附量的物理化学意义是指溶质在溶液表面处的浓度与其在溶液本体中浓度的差值，通常用符号表示，其SI 单位为mol.m -2。 Γ在恒温、恒压条件下，表面吸附量(mol m -2)、溶液中溶质的活度和溶液表面张力Γa 三者之间的关系可用式（8.1）中的Gibbs 等温式进行描述： ()1N m γ?（8.1） a d RT da γ Γ=?在浓度不太大时，可以采用浓度代替活度，因此Gibbs 等温式可写成：() 1mol L c ?a （8.2） c d RT dc γ Γ=?可见，只要通过实验测得溶液的表面张力与溶质浓度的关系曲线，即可利用公式γc （8.2）计算得到某一个浓度条件下的表面吸附量。 c Γ例如，图8.1为溶液表面张力随溶质浓度的变化曲线，若要求溶质浓度为 时溶液的表1c 面吸附量，可在浓度轴上点作浓度轴的垂线，该垂线与关系曲线相交于A 点，1Γ1c ~c γ则曲线在A 点处切线AB 的斜率即为，由图8.1可知，AD 为纵轴的垂线，则有d dc γ。又因为，则得到，代入到式（8.2）中即可DB AD d dc γ=1AD c =()1DB c d dc γ=求出浓度为时溶液的表面吸附量。 1c

_固体在溶液中的吸附

固体在溶液中的吸附 一、实验目的 （1）测定活性炭在醋酸水溶液中对醋酸的吸附作用，并由此计算活性炭的比表面； （2）验证弗罗因德利希（Freundlich ）经验公式和兰格缪尔(Langmuir)吸附公式； （3）了解固-液界面的分子吸附。 二、实验原理 对于比表面很大的多孔性或高度分散的吸附剂，象活性炭和硅胶等，在溶液中有较强的吸附能力。由于吸附剂表面结构的不同，对不同的吸附质有着不同的相互作用，因而吸附剂能够从混合溶液中有选择地把某一种溶质吸附。根据这种吸附能力的选择性，在工业上有着广泛的应用，如糖的脱色提纯等 吸附能力的大小常用吸附量Г表示之。Г通常指每克吸附剂吸附溶质的物质的量，在恒定温度下，吸附量与溶液中吸附质的平衡浓度有关，弗罗因德利希（Freundlich ）从吸附量和平衡浓度的关系曲线，得出经验方程： n kc m x 1 ==Γ (1) 式中：x 为吸附溶质的物质的量，单位为mol ；m 为吸附剂的质量，单位为g ；c 为平衡浓度，单位为mol·L -1；k ，n 为经验常数，由温度、溶剂、吸附质及吸附剂的性质决定（n 一般在0.1-0.5之间）。 将（1）式取对数： lg Г = lg m x ＝n 1lg c +lg k (2) 以lg Г对lg c 作图可得一直线，从直线的斜率和截距可求得n 和k 。（1）式纯系经验方程式，只适用于浓度不太大和不太小的溶液。从表面上看，k 为c =1时的Г，但这时（1）式可能已不适用。一般吸附剂和吸附质改变时，n 改变不大，而k 值则变化很大。 兰格缪尔(Langmuir)根据大量实验事实，提出固体对气体的单分子层吸附理论，认为固体表面的吸附作用是单分子层吸附，即吸附剂一旦被吸附质占据之后，就不能再吸附。固体表面是均匀的，各处的吸附能力相同，吸附热不随覆盖程度而变，被吸附在固体表面上的分子，相互之间无作用力；吸附平衡是动态平衡，并由此导出下列吸附等温式，在平衡浓度为c 时的吸附量Г可用下式表示： ck ck +Γ=Γ∞1 (3) Г∞为饱和吸附量，即表面被吸附质铺满单分子层时的吸附量。k 是常数，也称吸附系数。

比表面积的测定与计算

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 比表面积的测定与计算 比表面积的测定与计算比表面积的测定与计算1． Langmuir 吸附等温方程――Langmuir 比表面（1） Langmuir 理论模型吸附剂的表面是均匀的，各吸附中心的能量相同；吸附粒子间的相互作用可以忽略；吸附粒子与空的吸附中心碰撞才有可能被吸附，一个吸附粒子只占据一个吸附中心，吸附是单层的，定位的；在一定条件下，吸附速率与脱附速率相等，达到吸附平衡。 （2）等温方程吸附速率： ra(1-)P ra=ka(1-)P 脱附速率 rd rd=kd 达到吸附平衡时： ka(1-)P=kd 其中， =Va/Vm（Va―气体吸附质的吸附量； Vm--单分子层饱和吸附容量， mol/g），为吸附剂表面被气体分子覆盖的分数，即覆盖度。 设 B= ka/kd ，则： = Va/Vm=BP/（1+BP），整理可得： P/V = P/ Vm+ 1/BVm 以 P/V～P 作图，为一直线，根据斜率和截距，可以求出 B 和 Vm 值（斜率的倒数为 Vm），因此吸附剂具有的比表面积为： Sg=VmAm A Avogadro 常数 (6.023x1023/mol) m 一个吸附质分子截面积(N2 为 16.2x10-20m2)，即每个氮气分子在吸附 1 / 5

剂表面上所占面积。 本公式应用于： 含纯微孔的物质；化学吸附。 2． BET 吸附等温方程――BET 比表面（目前公认为测量固体比表面的标准方法）（1） BET 吸附等温方程： BET 理论的吸附模型是建立在 Langmuir 吸附模型基础上的，同时认为物理吸附可分多层方式进行，且不等表面第一层吸满，在第一层之上发生第二层吸附，第二层上发生第三层吸附，，吸附平衡时，各层均达到各自的吸附平衡，最后可导出： 式中， C 常数等温方程。 因为实验的目的是要求出 C 和 Vm，故又称为 BET 二常数公式。 （2） BET 比表面积实验测定固体的吸附等温线，可以得到一系列不同压力 P 下的吸附量值 V 对 P/P 作图，为一直线，截距为 1/ Vm 斜率为:（C-1） / VmC。 Vm=1/(截距＋斜率) 吸附剂的比表面积为： SBET= VmAm 此公式目前测比表面应用最多；以 77K，氮气吸附为准，此时 16.225 气，吸附温度在氮气的液 BET 二常数公式适合的 P/P 范围： 0.05～0.2 用 BET 法测定固体比表面，最常用的吸附质是氮化点 77.2K 附近。 低温可以避免化学吸附的发生。

溶液吸附法测固体比表面积

实验报告溶液吸附法测固体比表面积 一、实验目的: 1.用次甲基蓝水溶液吸附法测定颗粒活性炭的比表面积。 2.了解朗缪尔单分子层吸附理论及用溶液法测定比表面的基本原理。 二、实验原理 见预习报告 三．仪器和试剂： 1、仪器 722型光电分光光度计及其附件1台；康氏振荡器1台；容量瓶(500mL)6个；容量瓶(50mL,100mL)各5个；2号砂心漏斗1只，带塞锥形瓶(100mL)5个；滴管若干；移液管若干。 2、试剂 次甲基蓝(质量分数分别为0.2%和0.1%的原始溶液和标准溶液)；颗粒状非石墨型活性炭。 四、实验步骤: 1.样品活化： 将颗粒活性炭置于瓷坩埚中，放入500℃马弗炉中活化1h，然后置于干燥器中备用。 试验中用到的活性炭为颗粒状，已经由老师制备好，此步骤略去。 2.平衡溶液： 取5个洁净干燥的100mL带塞锥形瓶，编号，分别准确称取活性炭约0.1g 置于瓶中，记录活性炭的用量。按下表中的数据配制不同浓度的次甲基蓝溶液，然后塞上磨口瓶塞，放置在振荡器上振荡适当时间，振荡速率以活性炭可翻动为（实验所用振荡器100r左右为宜） 吸附样品编号 1 2 3 4 5 V(w0.2%次甲基蓝溶液)/mL 30 20 15 10 5 V(蒸馏水)/mL 20 30 25 40 45 样品振荡达到平衡后，将锥形瓶取下，用玻璃漏斗（塞上棉花）过滤，得到吸附平衡后溶液。分别量取滤液1g，放入500mL容量瓶中，并用蒸馏水稀释至刻度，待用。 3.原始溶液 为了准确称取质量分数约为0.2%的次甲基蓝原始溶液（此浓度为一近似值，

故需进一步测量），称取1g溶液放入500mL容量瓶中，并用蒸馏水稀释至刻度，待用。 4.次甲基蓝标准溶液的配制 用移液管吸取0.5mL，1mL，1.5mL，2mL，2.5mL质量分数0.01%标准次甲基蓝溶液于100mL容量瓶中。用蒸馏水稀释至刻度，即得2×10-6、4×10-6、6×10-6、8×10-6、10×10-6的标准溶液，待用。次甲基蓝溶液的密度可以用水的密度代替。 5.选择工作波长 对于次甲基蓝溶液，工作波长为665nm，由于各台分光光度计波长刻度略有误差，可取某一待用标准溶液，在600~700nm范围内每隔5nm测量消光值，以吸光度最大的波长作为工作波长。 测量时发现最大吸收波长为660nm. 6.测量吸光度 以蒸馏水为空白溶液，在选定的工作波长下，分别测量5个标准溶液、5个稀释后平衡溶液以及稀释后的原始溶液的吸光度。 7.实验测定完成，关闭分光光度计，倒掉比色皿中溶液，用蒸馏水、乙醇洗净，放入盒中。倒掉残余的亚甲基蓝溶液，洗净各类玻璃仪器，整理试验台，指导老师签字。 五．数据记录 ①最大工作波长的测量，以质量分数10×10-6的标准溶液为待测液 入射波长 / nm 吸光度 A 入射波长 / nm 吸光度 A 6100.313 6150.315 6200.325 6250.324 6300.336 6350.368 6400.406 6450.456 6500.502 6550.541 6600.572 6650.574 670 0.525 675 6800.292 685 画出吸收曲线

溶液中的吸附作用和表面张力的测定

溶液中的吸附作用和表面张力的测定 ——最大气泡压力法 【摘要】本实验采用最大气泡压力法测定了一系列不同浓度的正丁醇溶液的表面张力，并根据Gibbs吸附公式和Langmuir等温方程式的到了表面张力与溶液吸附作用的关系，用作图法求出了正丁醇分子横截面积，从实验上进一步了解表面张力的性质以及表面张力和吸附的关系，并得到了一个测量表面张力的简单有效而又精确的方法。 【关键词】最大气泡法表面张力吸附作用 一、前言 正丁醇是一种表面活性物质，可以使溶液表面张力下降。利用最大气泡压力法，可以测量出正丁醇溶液的表面张力。根据表面张力与气泡压力的关系，由σ-c曲线可以求出溶液界面上的吸附量和单个正丁醇分子的横截面积（S）。 1、物体表面的分子和内部分子能量也不同，表面层的分子受到向内的拉力，有自动缩小的趋势，表面分子的能量比内部分子大。体系产生新的表面（A）所需耗费功（W）的量，其大小应与A成正比。在等温下形成1m2新的表面所需的可逆功为，称为单位表面的表面能，其单位为N·m-1，通常称为表面张力。 2、纯液体情形下，表面层的组成与内部的组成相同，因此液体降低体系表面自由能的途径是缩小其表面积。对于溶液，溶质会影响表面张力，调节溶质在表面层的浓度来降低表面自由能。根据能量最低

原理，溶质能降低溶液的表面张力时，表面层中溶质的浓度应比溶液内部大。反之同理 。这种表面浓度与溶液里面浓度不同的现象叫“吸附”。 Gibbs 用热力学的方法推导出吸附与溶液的表面张力及溶液的浓度间的关系式 ＝T c RT c ??? ??- ??σ 当( )?σ ?c T <0时， >0，称为正吸附。反之，( )?σ ?c T >0时， <0，称 为负吸附。 正丁醇溶液浓度极小时，溶质分子平躺在溶液表面上，当浓度增加到一定程度时，被吸附了的表面活性物质分子占据了所有表面形成了单分子的饱和吸附层。 在一定温度下，吸附量与溶液浓度之间的关系由Langmuir 等温方程式表示：ΓΓ=?+?∞K C K C 1 或 C C K ΓΓΓ=+ ∞∞ 1 以 C Γ ～C 作图可得一直线，由直线斜率即可求出Γ∞。在饱和吸附情况下，正丁醇分子在气－液界面上铺满一单分子层，则可求得正丁醇分子的横截面积S N 01 = ∞Γ~ 3、最大气泡压力法：当表面张力仪中的毛细管截面与欲测液面相齐时，液面沿毛细管上升。当此压力差在毛细管端面上产生的作用 力稍大于毛细管口溶液的表面张力时，气泡就从毛细管口逸出。 张力与浓度的关系图

固体表面的吸附

§12.8 固体表面的吸附 一、固体表面的特点 固体表面上的原子或分子与液体一样，受力也是不均匀的，所以固体表面也有表面张力和表面能。 固体表面的特点是： 1．固体表面分子（原子）移动困难，只能靠吸附来降低表面能。 2．固体表面是不均匀的 ，不同类型的原子的化学行为、吸附热、催化活性和表面态能级的分布都是不均匀的。 3．固体表面层的组成与体相内部组成不同。 二、吸附等温线 1、当气体或蒸气在固体表面被吸附时，固体称为吸附剂，被吸附的气体称为吸附质。 常用的吸附剂有：硅胶、分子筛、活性炭等。 为了测定固体的比表面，常用的吸附质有：氮气、水蒸气、苯或环己烷的蒸气等。 2、吸附量的表示 吸附量通常有两种表示方法： (1)单位质量的吸附剂所吸附气体的体积 (2)单位质量的吸附剂所吸附气体物质的量 3、吸附量与温度、压力的关系 对于一定的吸附剂与吸附质的系统，达到吸附平衡时，吸附量是温度和吸附质压力的函数，即： 通常固定一个变量，求出另外两个变量之间的关系，例如： (1)T =常数，q = f (p )，称为吸附等温式； (2)p =常数，q = f (T )，称为吸附等压式； (3)q =常数，p = f (T )，称为吸附等量式； 注：①这三种关系式中，吸附等温式最常用，从一组某类型的曲线可以得到其他两组曲线。 ②从吸附等温线可以反映出吸附剂的表面性质、孔分布以及吸附剂与吸附质之间的相互作用等有关信息。 常见的吸附等温线有如下5种类型：(图中p /p s 称为比压，p s 是吸附质在该温度时的饱和蒸气压，p 为吸附质的压力)。 见教材P359图13.34 三、Langmuir 吸附等温式 Langmuir 吸附等温式描述了吸附量与被吸附蒸气压力之间的定量关系。他在推导该公式的过程引入了两个重要假设： (1) 吸附是单分子层的； (2) 固体表面是均匀的，被吸附分子之间无相互作用。 31 m g V q m -=?单位：1 mol g n q m -=?单位：(,)q f T p =1ap ap θ=+a d k a k =

水泥比表面积测定操作规程(勃氏法)

水泥比表面积测定操作规程（勃氏法） 1 目的 为了保证水泥比表面积检验的准确性和试验操作的规范性。 2 范围 本方法适用于测定水泥的比表面积以及适合采用本方法的其他各种粉状物料，不适用于测定多孔材料及超细粉状物料。 3 引用标准 3.1 本方法采用Blaine透气仪来测定水泥的细度。 3.2 本方法与GB207-63《水泥比表面积测定方法》可并行使用， 如结果有争议时以本方法测得的结果为准。 3.3GB8074-2008 4 主要内容 4.1 仪器：符合GB8074-87标准的要求。 4.2 材料 4.2.1压力计液体，压力计液体采用颜色的蒸馏水。 4.2.2基准材料采用中国水泥质量监督检验中心制备的标准试样。 4.3 仪器标准 4.3.1漏气检查 将透气圆筒上口用橡皮塞塞紧，接到压力计上，用抽气装置从压力计-臂内，用一直径比透气圆筒略小的细长棒往下按，直到滤纸平整放在金属的穿孔板上，然后装满水银，用一小块薄玻璃板轻轻压水银表面，使水银面与圆筒倒出水银，称量精确到0.05g 4.3.2 试料层体积的测定：用水银排代法，将二片滤纸沿圆筒壁放入透气圆筒孔板上，然后装满水银，用一小块薄玻璃轻轻压水银表面，使水银面与圆筒口平齐，并须保证在玻璃板和水银表面之间没有气泡或空洞存在，从圆筒中倒出水银，称量精确到0.05g，重复几次测定到数值基本不变为止，然后从圆筒取 出一片滤纸，试用约3.3g的水泥，按照4.4.3条要求压实水泥层，再在圆筒上部空间注入水银，同上述方法除去气泡压平，倒出水银称量，重复几次直到水银称量值相差小于50mg为止。 注：应制备坚实的水泥层，如太松或水泥不能压到要求体积时应调整水泥的试用量。 a. 圆筒内试料层体积V按下式计算，精确到0.005cm3 V=(P1-P2)/P水银 (1) 式中：V-------试料层体积cm3 P1------未装水泥时充满圆筒的水银质量g P2------装水泥后充满圆筒的水泥质量g P水银——试验温度下水银的密度，g/cm3 b. 试料层体积的测定，至少应进行二次，每次应单独压实，取二次数值相差不超过0.005cm3的平均值，并记录测定过程中圆筒附近的温度，每隔一季试至半年应重新校正试料层体积。

溶液吸附法测固体比表面积

实验五 溶液吸附法测固体比表面积 一、实验目的: 1.了解溶液吸附法测定固体比表面的优缺点。 2.掌握溶液吸附法测定固体比表面积的基本原理和测定方法。 3.用亚甲基蓝水溶液吸附法测定活性碳、硅藻土、碱性层析氧化铝比表面积。 二、实验原理： ① Langmuir 吸附定律： 在一定温度下以及一定的浓度范围内，大多数固体对次甲基蓝的吸附是单分子层吸附，与固体对气体的吸附很相似，可用Langmuir 单分子层吸附模型来处理。 Langmuir 吸附理论的基本假定是： a) 固体表面是均匀的； b) 吸附是单分子层吸附； c) 被吸附在固体表面上的分子相互之间无作用力； d) 吸附剂一旦被吸附质覆盖就不能被再吸附； e) 吸附平衡时，吸附和脱附建立动态平衡； f) 吸附平衡前，吸附速率与空白表面成正比，解吸速率与覆盖度成正比。 根据以上假定，推导出吸附方程： 设固体表面的吸附位总数为N ，覆盖度为θ，溶液中吸附质的浓度为c ，根据上述假定，有 吸附速率: r 吸 = k 1N (1-θ)c (k 1为吸附速率常数) 脱附速率: r 脱 = k -1N θ (k -1为脱附速率常数) 当达到吸附平衡时: r 吸 = r 脱 即 k 1N (1-θ)c = k -1N θ 由此可得: c K c K 吸吸+=1θ (1) 式中K 吸=k 1/k -1称为吸附平衡常数，其值决定于吸附剂和吸附质的性质及温度，K 吸值越大，固体对吸附质吸附能力越强。若以q 表示浓度c 时的平衡吸附量， 以q ∞表示全部吸附位被占据时单分子层吸附量，即饱和吸附量，则: θ =q/q ∞ 代入式(1)得 q （2） 式中：K 为吸附作用的平衡常数，也称为吸附系数，与吸附质、吸附剂性质及温度有关，其值越大，则表示吸附能力越强；q 为平衡吸附量，1g 吸附剂达吸附平衡时，吸附的溶质的物质的量（mg/g ）；q ∞为饱和吸附量，1g 吸附剂的表面 上盖满一层吸附质分子时所能吸附的最大量（mg/g ）；c 为达到吸附平衡时，溶质在溶液本体中的平衡浓度。

溶液吸附法测量固体物质的比表面积(详细参考)

实验十 溶液吸附法测量固体物质的比表面积 一、实验目的： 1.了解溶液吸附法测定固体比表面的原理和方法。 2.用溶液吸附法测定活性炭的比表面。 3.掌握分光光度计工作原理及操作方法。 二、实验原理： 本实验采用溶液吸附法测定固体物质的比表面。 在一定温度下，固体在某些溶液中吸附溶质的情况可用Langmuir 单分子层吸附方程来处理。其方程为 Kc Kc m +Γ=Γ1 式中：Γ为平衡吸附量，单位质量吸附剂达吸附平衡时，吸附溶质的物质的量（mol ·g-1）；Γm 为饱和吸附量，单位质量吸附剂的表面上吸满一层吸附质分子时所能吸附的最大量（mol ·g-1）；c 为达到吸附平衡时，吸附质在溶液本体中的平衡浓度（mol ·dm-3）；K 为经验常数，与溶质（吸附质）、吸附剂性质有关。 吸附剂比表面S 比 ： S 比 ＝ΓmLA 式中：L 是阿伏加德罗常数；A 是每个吸附质分子在吸附剂表面占据的面积。 配制不同吸附质浓度c0的样品溶液，测量达吸附平衡后吸附质的浓度c ，用下式计算各份样品中吸附剂的吸附量 m V c c )(0-= Γ 式中：c0是吸附前吸附质浓度（mol ·dm-3）；c 是达吸附平衡时吸附质浓度（mol ·dm-3）；V 是溶液体积（dm3）；m 是吸附剂质量（g ）。 Langmuir 方程可写成 K c c m m Γ+ Γ= Γ 1 1 根据改写的Langmuir 单分子层吸附方程，作Γc ～c 图，为直线，由直线斜率可求得Γm 甲基兰的摩尔质量为373.9g ·mol -1 。假设吸附质分子在表面是直立的，A 值取为1.52 ×10-18m 2 。 三、实验步骤： 1.样品活化 2.溶液吸附 取5只洗净的干燥的带塞锥形瓶编号，分别用分析天平准确称取活化过的活性炭0.1g ，至于瓶中，分别配置五种浓度的次甲基蓝50ml ，振荡4-6h ，分别移取滤液2ml 放入250ml 容量瓶中，并定容，待用； 3.原始溶液处理 4.次甲基蓝标准溶液的配制

粉煤灰比表面积测定

粉煤灰比表面积测定方法（勃氏法） 1 适用范围 本方法适用于用勃氏比表面积透气仪（简称勃氏仪）来测定粉煤灰的比表面积，也适用于比表面积在2 000～6 000cm 2/g 范围内的其他各种粉状物料，不适用于测定多扎材料及超细粉状物料。 2 仪器设备 2.1 勃氏仪 2.2 透气圆筒 2. 3 穿孔板 2.4 捣器：用不锈钢或铜质材料制成。 2.5 U 形压力计 2.6 抽气装置 2.7 滤纸：中速定量滤纸。 2.8 分析天平：感量为0.001g 。 2.9 秒表：分度值为0.5s 。 2. 10 烘箱：控温精度±1℃。 3 材料 3.1 压力计液体 压力计液体采用带有颜色的蒸馏水。 3.2 汞 分析纯汞。 3.3 基准材料 水泥细度和比表面积标准样。 4 勃氏仪的标定 4.1 勃氏仪圆筒试料层体积的标定方法 用水银排代法标定圆筒的试料层体积。将穿孔板平放入圆筒内，再放入两片滤纸。然后用水银注满圆筒，用玻璃片挤压圆筒上口多余的水银，使水银面与圆筒上口平齐，倒出水银称量(m 1)，然后取出一片滤纸，在圆筒内加入适量的试样。再盖上一片滤纸后用捣器压实至试料层规定高度。取出捣器用水银注满圆筒，同样用玻璃片挤压平后，将水银倒出称量(m 2)。圆筒试料层体积按式(T 0820-1)计算。 水银ρ/)(21m m V -= (T 0820-1) 式中：V --------透气圆筒的试料层体积（cm 3）； 1m -------未装试样时，充满圆筒的水银质量（g ）； 2m -------装试样后，充满圆筒的水银质量（g ）； 水银ρ------试验温度下水银的密度（g/cm 3） 。 试料层体积要重复测定两边，取平均值，计算精确至0.001cm 3。 4.2 勃氏仪标准时间的标定方法

低温静态容量法测定固体比表面和孔径分布

低温静态容量法测定固体比表面和孔径分布 第一部分 基 本 原 理 一． 背景知识 细小粉末中相当大比例的原子处于或靠近表面。如果粉末的颗粒有裂缝、缝隙或在表面上有孔，则裸露原子的比例更高。固体表面的分子与内部分子不同，存在剩余的表面自由力场。同样的物质，粉末状与块状有着显著不同的性质。与块状相比，细小粉末更具活性，显示出更好的溶解性，熔结温度更低，吸附性能更好，催化活性更高。这种影响是如此显著，以至于在某些情况下，比表面积及孔结构与化学组成有着相当的重要性。因此，无论在科学研究还是在生产实际中，了解所制备的或使用的吸附剂的比表面积和孔径分布有时是很重要的事情。例如，比表面积和孔径分布是表征多相催化剂物化性能的两个重要参数。一个催化剂的比表面积大小常常与催化剂活性的高低有密切关系，孔径的大小往往决定着催化反应的选择性。目前，已发展了多种测定和计算固体比表面积和孔径分布的方法，不过使用最多的是低温氮物理吸附静态容量法。 1．吸附 气体与清洁固体表面接触时，在固体表面上气体的浓度高于气相，这种现 象称吸附（adsorption）。吸附气体的固体物质称为吸附剂（adsorbent）；被吸附的气体称为吸附质（adsorptive）；吸附质在表面吸附以后的状 态称为吸附态。 吸附可分为物理吸附和化学吸附。 化学吸附：被吸附的气体分子与固体之间以化学键力结合，并对它们的性 质有一定影响的强吸附。 物理吸附：被吸附的气体分子与固体之间以较弱的范德华力结合，而不影 响它们各自特性的吸附。 两种吸附的不同特征 化 学 吸 附 物 理 吸 附 吸附热 吸附速率 发生温度 选择性 吸附层 较大 需要活化，速率慢 高温（高于气体液化点） 有选择性，与吸附质、吸 附剂性质有关 单层 较小 不需要活化，速率快 接近气体液化点 无选择性，任何气体可在 任何吸附剂上吸附 多层 由于物理吸附的“惰性”，通过物理吸附的行为及吸附量的大小可以确定固体的表面积、孔体积及其孔径分布。

测定正丁醇溶液中的吸附作用和表面张力

测定正丁醇溶液中的吸附作用和表面张力 ——最大气泡压力法 PB10。。。。。。。。。。。 中国科学技术大学材料科学系 摘要： 本实验利用最大气泡压力法测定了液体表面张力，即测定气体从毛细管口逸出时的气压，此时气压的作用力略大于毛细管口溶液的表面张力；并通过对不同浓度下表面活性物质正丙醇溶液的表面张力和浓度之间的关系，求得溶液界面上的吸附量和单个正丁醇分子的截面积。 关键词： 吸附作用表面张力最大气泡压力法表面活性物质 序言： 液体表面的分子和内部的分子所处的环境不同，因此能量也不同。根据能量最低原理，溶质能降低溶液的表面张力时，表面层中溶质的浓度应比溶液内部大，反之，溶质使溶液的表面张力升高时，它在表面层中的浓度比在内部的浓度低。表面张力就是内部分子对表面分子的作用力，它是液体的重要属性之一，与所处的温度、压力、液体的组成共存的另一面的组成等因素都有关。对于溶液，由于溶质会影响表面张力，因此可以调节溶质在表面层的浓度来降低表面自由能。 本实验采用最大气泡法法测定液体不同浓度条件下的表面

张力，由此计算溶液的表面自由能、最大吸附量、表面活性物质正丁醇的横截面积，并验证了表面化学的相关基础理论。 实验部分： 一、实验设计 1.在指定温度和压力下，吸附与溶液的表面张力及溶液的浓度有关。Gibbs 用热力学的方法推导出： T c RT c ??? ????Γσ＝－ 在已知 σ与c 关系式和c 、T 值后可以求得吸附量 Г。 2.在一定温度下，吸附量与溶液浓度之间的关系由Langmuir 等温式表示： Kc 1Kc ＋＝∞ΓΓ ∞Γ为饱和吸附量，K 为经验常数，与溶质的表面活性大小有关。将上式转化为直线方程，有： ∞Γ∞ΓΓK 1c c ＋＝ 若以Γc ～c 做图可得一条直线，由直线斜率可得∞Γ。在饱和吸附的情况下，正丁醇分子在气－液界面上铺满一层单分子层，则可用下式来求正丁醇分子的横截面积： A N 1So ∞Γ＝ 3.最大气压法测微压差： 当表面张力仪中的毛细管截面与欲测液面相齐时，液面沿毛细管

试验十六固体在溶液中的吸附

实验十六 固体在溶液中的吸附 一 实验目的 1. 测定活性炭在醋酸水溶液中对醋酸的吸附量； 2. 通过实验进一步理解吸附等温线及弗兰德列希方程的意义。 二 实验原理 1. 溶质在溶液中被吸附于固体表面是一种普遍现象，也是物质提纯的主要方法之一。活性炭是用途广泛的吸附剂，它不仅可以用于吸附气体物质，也可以在溶液中吸附溶质。 2. 吸附量通常以每克吸附剂吸附溶质的物质的量来表示。在一定温度下，达到吸附平衡的溶液中，吸附量与溶液浓度的关系，符合弗兰德列希经验方程： n c k m x q ?== （16-1） 式中 x － 吸附质物质的量（mol ）； m － 吸附剂的质量（g ）； q － 吸附量（mol·g -1c － 平衡时溶液的浓度（mol·dm ）； -3k 、n － 常数，由温度、溶剂、吸附质及吸附剂的性质决定，一般由实验确定； ）； 将式（16-1）取对数，则有： k c n m x lg lg lg += （16-2） 若以m x lg 对c lg 作图，可得一斜率为n ，截距为k lg 的直线，由直线可求得n 和k 的值。 式（16-1）中m x 可以通过吸附前后溶液浓度的变化及活性炭准确称量值求等得，即： V m c c m x ??=)(0 （16-3） 式中 V － 溶液的总体积（dm 3m － 活性炭的质量（g ）。 ）； 三 仪器和试剂 125cm 3锥形瓶8个；25 cm 3酸式、碱式测定管各1支； 5 cm 3、10 cm 3和25 cm 30.4mol·dm 移液管各1支；漏斗6只；振荡机一台。 -3HAc 标准溶液；0.1mol·dm -3四 实验步骤 NaOH 标准溶液；酚酞指示剂一瓶；活性炭（颗粒状或粉状）若干。 1.将0.4mol·dm -3HAc 标准溶液按下列比例稀释配制成50 cm 3 不同浓度的HAc 溶液并分别置于干燥洁净的锥形瓶中，编好号并盖好瓶塞，防止醋酸挥发。

比表面积测定

化工专业实验报告 实验名称：色谱法测定固体催化剂的表面积 实验人员：同组人： 实验地点：天大化工技术实验中心606 室 实验时间：2014年5月21日 班级/学号：级班组号指导教师：刘老师 实验成绩：

色谱法测定固体催化剂的表面积 一、 实验目的 1. 掌握用流动吸附色谱法测定催化剂比表面积的方法； 2. 通过实验了解BET 多层吸附理论在测定比表面积方面的应用。 二、 实验原理 催化剂的表面积是其重要的物性之一。表面积的大小直接影响催化剂的效能。因此在催化剂研究、制造和应用的过程中，测定催化剂的表面积是十分重要的。 固体催化剂表面积的测定方法较多。经典的BET 法，由于设备复杂、安装麻烦，应用受到一定限制。气相色谱的发展，为催化剂表面积测定提供了一种快速方法。色谱法测定催化剂固体表面积，不需要复杂的真空系统，不接触水银，操作和数据处理较简单，因此在实验室和工厂中的到了广泛应用。 色谱法测固体比表面积是以氮为吸附质、以氢气或氦气作为载气，二者按一定的比例通入样品管，当装有待测样品的样品管浸入液氮时，混合气中的氮气被样品所吸附，而载气不被吸附，He-N 2混气或H 2-N 2混气的比例发生变化。这时在记录仪上即出现吸附峰。各种气体的导热系数不尽相同，氢和氦的导热系数比氮要大得多，具体各种气体的导热系数如下表： 表1 各种气体的导热系数 气体组分 H 2 He Ne O 2 N 2 导热系数 Cal/cm·sec·c°×10 5 39.7 33.6 10.87 5.7 5.66 同样，在随后的每个样品解吸过程中，被吸附的N 2又释放出来。氮、氦气体比例的变化导致热导池与匹配电阻所构成的惠斯登电桥中A 、B 二端电位失去平衡，计算机通过采样板将它记录下来得到一个近似于正态分布的电位－时间曲线，称为脱附峰。最后在混合气中注入已知体积的纯氮，得到一个校正峰。根据校正峰和脱附峰的峰面积，即可计算在该相对压力下样品的吸附量。改变氮气和载气的混合比，可以测出几个氮的相对压力下的吸附量，从而可据BET 公式计算表面积。BET 公式： ()()11 s m m s C P P V P P V C V C P -=+ - （1） 式中：P-氮气分压，Pa ； P s -吸附温度下液氮的饱和蒸气压，Pa ； V m -待测样品表面形成单分子层所需要的N 2体积，ml ； V-待测样品所吸附气体的总体积，ml ； C-与吸附有关的常数。 其中 V =标定气体体积×待测样品峰面积/标定气体峰面积 标定气体体积需经过温度和压力的校正转换成标准状况下的体积。以P/[V （P 0-P ）]对P/P 0作图，可得一条直线，其斜率为（C-1）/（V m C ），截距为1/（V m C ），由此可得： V m =1/(斜率+截距) （2）

固体比表面积的测定—溶液吸附法

实验十一 溶液吸附法测定固体比表面积 一、目的要求 1. 学会用次甲基蓝水溶液吸附法测定活性炭的比表面积。 2. 了解郎缪尔单分子层吸附理论及溶液吸附法测定比表面积的基本原理。 二、重点与难点 1.单分子层吸附理论 2.溶液吸附法测定比表面积的原理 三、基本原理 溶液的吸附可用于测定固体比表面积。次甲基蓝是易于被固体吸附的水溶性染料，研究表明，在一定浓度范围内，大多数固体对次甲基蓝的吸附是单分子层吸附，符合郎缪尔吸附理论。 郎缪尔吸附理论的基本假设是：固体表面是均匀的，吸附是单分子层吸附，吸附剂一旦被吸附质覆盖就不能被再吸附；在吸附平衡时候，吸附和脱附建立动态平衡；吸附平衡前，吸附速率与空白表面成正比，解吸速率与覆盖度成正比。 设固体表面的吸附位总数为N ，覆盖度为θ，溶液中吸附质的浓度为c ，根据上述假定，有 吸附速率: r 吸 = k1N(1-θ)c (k1为吸附速率常数) 脱附速率: r 脱 = k-1N θ (k-1为脱附速率常数) 当达到吸附平衡时: r 吸 = r 脱 即 k1N(1-θ)c = k-1N θ 由此可得: c K c K 吸吸+=1θ (2-25-1) 式中K 吸=k1/k-1称为吸附平衡常数，其值决定于吸附剂和吸附质的性质及温度，K 吸值越大，固体对吸附质吸附能力越强。若以Γ表示浓度c 时的平衡吸附量，以Γ∞表示全部吸附位被占据时单分子层吸附量，即饱和吸附量，则: θ =Γ /Γ∞ 代入式(2-25-1)得 c K c K 吸吸+=∞1ΓΓ (2-25-2) 整理式(2-25-2)得到如下形式

c K c ∞∞+=ΓΓΓ11吸 (2-25-3) 作c/Γ～c 图，从直线斜率可求得Γ∞，再结合截距便可得到K 吸。Γ∞指每克吸附剂对吸附质的饱和吸附量(用物质的量表示)，若每个吸附质分子在吸附剂上所占据的面积为σA ，则吸附剂的比表面积可以按照下式计算 S=Γ∞L σA (2-25-4) 式中S 为吸附剂比表面积，L 为阿伏加德罗常数。 次甲基蓝的结构为： 阳离子大小为17.0 ×7.6× 3.25 ×10-30 m3 次甲基蓝的吸附有三种取向：平面吸附投影面积为135×10–20m2，侧面吸附投影面积为75×10–20m2，端基吸附投影面积为39×10–20m2。对于非石墨型的活性炭，次甲基蓝是以端基吸附取向，吸附在活性炭表面，因此A σ＝39 ×10–20m2。 根据光吸收定律，当入射光为一定波长的单色光时，某溶液的吸光度与溶液中有色物质的浓度及溶液层的厚度成正比 A= -lg(I/I 0)=εbc (2-25-5) 式中，A 为吸光度，I0为入射光强度，I 为透过光强度，ε为吸光系数，b 为光径长度或液层厚度，c 为溶液浓度。 次甲基蓝溶液在可见区有2个吸收峰：445nm 和665nm 。但在445nm 处活性炭吸附对吸收峰有很大的干扰，故本试验选用的工作波长为665nm ， 并用分光光度计进行测量。 四、仪器与试剂 分光光度计及其附件 1套 容量瓶(500mL) 6只 HY 振荡器 1台 2号砂芯漏斗 5只 容量瓶(50mL) 5只 带塞锥心瓶 5只 容量瓶(100mL) 5只 滴管 2支 次甲基蓝溶液(0.2%左右原始溶液) 次甲基蓝标准液(0.3126×10–3