SU957064A1

SU957064A1 - Способ определени адсорбции компонентов жидких растворов в поверхностном слое

Info

Publication number: SU957064A1
Application number: SU792796246A
Authority: SU
Inventors: Сергей Николаевич Задумкин; Ирина Гусейновна Шебзухова; Людмила Сергеевна Задумкина; Хазратали Бесланович Хоконов
Original assignee: Кабардино-Балкарский государственный университет
Priority date: 1979-07-17
Filing date: 1979-07-17
Publication date: 1982-09-07

Description

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АДСОРБЦИИ КОМПОНЕНТОВ ЖИДКИХ РАСТВОРОВ В ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ

1

Изобретение относитс к определению физико-химических характеристик поверхности вещества, в частности адсорбции из раствора, играющей важную роль на практике в различных област х техники и технологии - при очистке жидкостей от вредных примесей, в частности нефтепродуктов, при выделении ценных веществ из отходов, разделении смесей, получении чистых и сверхчистых веществ, в технологии высокого вакуума и др. Дл многих практических целей важно знание величин адсорбции .

Известен способ определени адсорбции компонентов жидких растворов в поверхностном слоем- по зависимости поверхностного нат жени раствора от состава в щирокой области концентрации. Величину адсорбции рассчитывают по известной формуле Гиббса (дл N-варианта)

х-,(1-хо

d6 dXj

0)

где Х, - мольна концентраци i-ro компонента , мольные доли; 6- поверхностное нат жение раствора, мДж/м ; R - универсальна газова посто нна , Дж/моль; Т - температура, °К; П - адсорбци i-ro компонента , моль/м 1.

, Погрещность определени адсорбции этим способом велика. Измерение поверх5 местного нат жени жидких растворов в щироком интервале концентраций представ-, л ет трудную задачу, требует затраты большого количества вещества и времени.

Цель изобретени - повышение точнос ,0 ти определени адсорбции.

Поставленна цель достигаетс тем, что, согласно способу определени адсорбции компонентов жидких растворов в поверхностном слое, берут две пробы одинакового объема из раствора заданной концентрации;

15 первую пробу - одним приемом, вторую пробу - малыми капл ми, измер ют концентрации i-ro компонента в пробах и вычисл ют адсорбцию этого компонента Г} по формуле

Г- - I / 3V ч1/1 NA,,

ii-() -TV,

где Р - плотность раствора данной концентрации , кг -моль ; NA - число Авогадро, моль,;У - объем вз той малыми капл ми Пробы, . число капель в пробе; AC I Cf - Cf весова концентраци i-го компонента в пробе раствора, вз той одним приемом, доли; С/ - весова концентраци i-ro компонента в пробе, приготовленной капл ми, доли. Вследствие различной величины адсорбции компонентов в поверхностном слое состав второй пробы отличаетс от состава первой. Действительно, при медленном формировании малых капель и образовании из этих капель отдельной пробы, в последней (второй пробе) увеличиваетс содержание компонента с положительной адсорбцией и уменьшаетс содержание компонента с отрицательной адсорбцией. Если определить различие составов раствора в этих двух пробах каким-либо методом, например хромотографическим , то можно рассчитать адсорбцию компонента в растворе по выведенной ниже формуле. гт/ (О) У- 7в1 Пусть. Сi и соответственно весовые концентрации i-ro компонента в двух пробах раствора, вз той одним приемом из раствора и приготовленной малыми капл ми . Отношение этих концентраций можно определить из хроматограмм, полученных дл каждой пробы, как отношение относительных площадей пиков, соответствующих i-му компоненту: где S и 1 - площади пиков 1-го компонента на хроматограммах пробы,- вз той одним приемом, и пробы, полученной малыми капл ми, соответственно. А избыток концентрации i-ro компонента ДС,- Ci -Cf - 1).(3) Избыточное число частиц i-ro компонента в пробе, полученной капл ми, можно найти как ANi Г|- . 471г2 (4) где Г - адсорбци (в N варианте) i-ro компонента в растворе, м ; г - радиус капли, м; 9 - число капель в объеме, из которых образуетс втора проба объемом V, м. С другой стороны, легко видеть, что ANi Ni«-. Ni (Ф1- 1)-(5) Име в виду соотношени (2) - (5), после несложных преобразований, получим Г- - I ( .4ЛГ П - Mi где / - плотность раствора данной концентрации , Mj - молекул рна масса 1-го компонента, кг/моль; NA - число Авогадро, . Отсюда видно, что дл определени адсорбции i-ro компонента в растворе надо экспериментально измерить весовые концентрации двух проб раствора плотность раствора У и чило капель в пробе объемом V. Предлагаемый способ используетс дл определени адсорбции в жидком бинарном растворе этиловый спирт - гексан. Предварительно готов т раствор известной концентрации. Из этого раствора берут пробу и ввод т ее в хроматограф (ЛХИ8МД ); снимают хроматограммы. На них по вл ютс два пика, соответствующие каждому компоненту раствора. Затем из приготовленного раствора с помощью достаточно тонкого капилл ра (d 0,15 мм), позвол ющего медленно формировать капли, получают вторую пробу капл ми и ввод т ее в хроматограф. Хроматограммы второй пробы также, как. и дл первой пробы, имеют по два пика, соответствующие каждому компоненту раствора . Причем объем проб и услови , при которых вводитс кажда проба (температура , ток детектора, давление газоносител скорость перемещени диаграм.мной ленты),, совершенно одинаковы. Определ ют площади пиков на хроматограммах, соответствующих каждому компоненту раствора, вычисл ют отношение весовых концентраций компонентов в каждой пробе по соотношению (2). Число.капель подсчитываютпри получении второй пробы капл ми. Плотность раствора f можно определ ть пикнометром . Использу эти данные, по формуле (5) вычисл ют адсорбцию. Значени адсорбции гексана из раствора этиловый спирт-гексан дл р да концентраций при 293°К, вычисленные по формуле (6), приведены в таб/тице. Дл сравнени полученных результатов провод т измерени поверхностного нат жени растворов указанной бинарной системы в широком концентрационном интервале методом максимального давлени в газовом пузырьке. Затем по формуле (1) вычисл ют адсорбцию гексана (метод Гиббса ). Результаты приведены в той же таблице . Как видно из таблицы, результаты, полученные предлагаемым способом, наход тс в удовлетворительном согласии с данными , полученными методом Гиббса. Оценим погрешности определени адсорбции этими методами. Метод Гиббса. Основной источник ошибки в методе Гиббса состоит в определении dd/dx. Погрешность измерени поверхностного нат жени 6 (у) составл ет около 1%. Например,- дл воды 6 82 мДж/м, следовательно 1 % от и составл ет около 1 мДж/м. При расчетах адсорбции в формуле (1) d6 замен етс на Дб (3-5) мДж/м, а dx - на Дх 0,02-0,03. Следовательно, величина dC3/dx A(S/4x определ етс с погрещностью около 20-25°/о. Поэтому погреш-ность определени адсорбции по методу Гиббса составл ет не менее 20%.

Claims

Предлагаемый способ. Погрешность этаго способа св зана в основном с погрешност ми в определении объема пробы V и отношени концентрации данного компонента в пробах Ф. Наибольша погрешность , допускаема при определении объПредлагаемый способ позвол ет определить адсорбции компонентов из жидкого раствора дл любой концентрации быстро и с высокой точностью. При этом требуетс очень малое количество вещества. Метод же Гиббса требует трудоемкой процедуры определени поверхностного нат жени раствора в широком концентрационном интервале и последующего графического дифференцировани изотермы 6(х), а погрешность определени адсорбции достигает 20% и более. Формула изобретени Способ определени адсорбции компонентов жидких растворов в поверхностном слое, отличающийс тем, что, с целью по вышени точности определени , берут две пробы одинакового объема из раствора заданной концентрации: первую пробу - одема раствора с помощью пикнометра, не превышает 2-3%. Погрешность определени Ф хроматографическим методом составл ет 1-2%. Поэтому обща погрешность определени адсорбции предлагаемым способом не превышает . ним приемом, вторую пробу - малыми капл ми , измер ют концентрации i-ro компонента в пробах и вычисл ют адсорбцию этого компонента Fj по формуле п4(й-) где j - плотность раствора данной концентрации , кг-м ; М i - молекул рна масса i-ro компонента, кг моль ; NA - число Авогадро, моль ; V - объем вз той малыми капл ми пробы, - число капель в пробе; ACi весова концентраци i-ro компонента в пробе раствора , вз той одним приемом, доли; С - весова концентраци i-ro компонента в пробе, приготовленной малыми капл ми, доли. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Семенченко В. К. Поверхностные влени в металлах и сплавах. М., Гостехиздат, 1957, с. 135-140 (прототип).