흡착실험 보고서

목차

1. 실험의 목적

2. 실험의 원리

3. 실험기구 및 시약

4. 실험방법

5. 참고문헌

6. 실험결과

7. 토의

본문내용

코올 (95 v/v%) 90mL에 넣고 녹여 물을 넣어 100 mL로 만든다.
4. 실험방법
① 진탕항온조의 온도를 설정한다. (20℃)
② 초산용액(1,0.5,0.25,0.1 N) 100mL씩 넣은 삼각 플라스크를 진탕기에 고정시킨다.
③ 활성탄 1.0000g을 각 플라스크에 투입후 마개를 닫는다.
④ 진탕 시작 : 약 1∼2 시간
⑤ 진탕중 투입된 초산원액 약 20∼50mL를 지시약을 이용하여 NaOH로 적정 → N 을 정함
⑥ 진탕후 내용물을 흡인여과
⑦ 여액 20∼50 mL을 1N 또는 0.1N NaOH로 적정
⑧ 진탕조작을 거치지 않고 위와 동일하게 실험한다.
5. 참고문헌
1) 張德, 수질공학 및 실험 강의록, 제 9판, 건국대학교 환경공학과, 서울(2000)
2) 조광명 외 1명, 환경공학, 청문각, 서울(1992)
3) 옥치상 외 3명, 수질측정 및 수처리 실험, 지구문화사, 서울(1996)
4) 허광선 외 3명, 단위조작, 진문당, 서울(1994)
◎ FlOW SHEET
진탕항온조 온도 설정(20℃)
각 농도별 아세트산용액을 100mL씩 삼각플라스크에 넣음
진탕기에 고정
활성탄 1g을 투입 후 마개를 닫음
진탕(1-2시간)
진탕하지 않음
내용물 흡인여과
여액 20-50mL + 페놀프탈레인
NaOH로 적정 (홍색)
6. 실험결과
① 실험조건
기온(℃)
활성탄 투여량(g)
CH3COOH factor
NaOH factor
교반조건
② 흡착전 실험조건
시료
번호
CH3COOH
농도(N)
CH3COOH의 실제농도(N)
흡착에 사용한 시료량(ml)
흡착제 질량(g)
1
2
3
4
③ 흡착후
시료
번호
적정에 사용한 시료량(ml)
적정에 사용한 NaOH농도(N)
Blank(ml)
적정액량
NaOH(ml)
흡착후 CH3COOH농도
(N)
1
2
3
4
시료
번호
Ce = 흡착후 CH3COOH농도(g/L)
x(g)
M(g)
x/M(g/g)
1
2
3
4
☞ 흡착제에 흡착된 양의 계산
x(g) =
{[흡착전`` 실제`` 초산농도(N)-흡착후`` 초산농도(N)]} over 시료량(mL) * 분자량 *1000(mL/L)
⊙ Frendlih의 등온흡착식에 의한 결과의 분석
시료
번호
x(g)
x/M(g/g)
logCe
log(x/M)
1
2
3
4
(1) 회귀분석 결과
Constant
-1.19949
Std Err of Y Est
0.037497
R Squared
0.983652
No. of Observations
4
Degrees of Freedom
2
X Coefficient(s)
0.516171
Std Err of Coef.
0.047053
(2) 선형화 그래프
(3) 흡착평형상수의 결정
Freundlich의 등온흡착식의 선형화식
log ( x over M ) = 1 over n logCe + logK
은 위 그래프의 식
Y = 0.516171X - 1.19949와 같으므로
logK = -1.19949 ∴ K = 0.06317 ∴ 1/n = 0.516171
☞ Freundlich의 등온흡착식
x over M = 0.06317Ce^0.516171
⊙ Langmuir의 등온흡착식에 의한 결과의 분석
시료
번호
x(g)
x/M(g/g)
Ce(g/L)
Ce/(x/M)
1
0.150
0.150
4.86
32.4
2
0.222
0.220
13.68
62.18
3
0.372
0.368
28.08
76.30
4
0.528
0.522
58.32
111.72
(1) 회귀분석 결과
Constant
34.7846
Std Err of Y Est
9.345568
R Squared
0.94631
No. of Observations
4
Degrees of Freedom
2
X Coefficient(s)
1.367082
Std Err of Coef.
0.230256
(2) 선형화 그래프
(3) 상수의 결정
Langmuir의 등온흡착식의 선형화식
Ce over (x/M) = 1 over a Ce + 1 over ab
은 위 그래프의 식
Y = 1.367082Ce + 34.7846과 같으므로,
∴ a = 0.731485 b = 0.039301
☞ Langmuir의 등온흡착식
x over M = {0.028748Ce} over {1+0.039301Ce}
6. 토의
이번 실험은 흡착제를 이용한 오염물질의 흡착실험을 통하여 흡착기구를 이해하고 흡착평형상수를 구하는데 있었다.
1) Freundlich의 등온흡착식과 Langmuir 등온흡착식의 비교
흡착제에 대한 흡착량과 흡착평형농도 사이의 실험식인 Freundlich의 등온흡착식을 먼저 살펴보면 Langmuir의 등온흡착식보다 저농도의 시료에서 잘 맞는다는 것을 그래프를 통하여 알 수 있다. 반면에 Langmuir의 등온흡착식은 저농도보다는 고농도의 시료의 흡착에서 더욱 정확한 것을 알 수 있다. 하지만 그 차이는 크지 않으며 이번 실험결과로부터는 이외의 다른 커다란 차이점은 발견할 수 없었다.
⊙ Freundlich의 등온흡착식과 Langmuir의 등온흡착식의 비교
Langmuir의 등온흡착식은 이론적으로 유도된 식으로서 흡착제의 표면에 흡착될 수 있는 지점의 개수는 고정되어 있으며 각 지점은 균일한 에너지를 가지고 있다는 것과, 흡착은 가역적이다는 가정을 가지고 있다는 것을 유념하여야 한다.
2) 농도에 따른 흡착량의 변화
실험결과로부터 일정량의 활성탄에 대하여 아세트산의 농도가 증가할수록 흡착량이 많아짐을 알 수 있었다. 하지만 위의 그래프에서 보는 바와 같이 접선의 기울기가 줄어가는 것으로부터 시료가 상당한 고농도가 된다면 시료의 농도가 아무리 높더라도 그 한계가 있을 것을 관찰할 수 있다.
활성탄의 흡착량은 교반속도와 흡착시의 온도, 그리고 교반시간과의 관계에 대하여도 실험을 하였다면 더 좋은 실험이 되었을 것이라는 아쉬움이 남는다.
일반적으로 흡착제의 흡착속도는 탄소입자의 모세 세공안으로의 용질분자의 확산속도에 의하여 제어된다. 이 속도는 입자지름이 클수록 작아진다. 즉 입자의 크기가 작으수록 흡착이 잘 일어난다. 그리고 앞에서도 언급했듯이 용액의 농도가 높을수록 증가하며, 온도가 증가할수록 흡착되는 양은 증가한다.

키워드

흡착,   활성탄소,   adsorption,   adsorbate,   adorvent