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． 了解溶液吸附法测定比表面积的基本原理
二．实验原理
对于比表面积很大的多孔性或高度分散的吸附剂，像活性炭和硅胶等，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。

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。

Г通常指每克吸附剂上吸附溶质的量。

在恒定的温度下，吸附量和吸附质在溶液中的平衡浓度c 有关，弗朗特里希从吸附量和平衡浓度的关系曲线，得一经验方程
1
n x
kc m
Γ== ⑴ 式中：x 为吸附溶质的量，以mol 为单位；m 为吸附剂的质量，以g 为单位；c 为吸附平衡时溶液的浓度，以mo l ·dm -3
为单位；k 和n 都是经验常数，由温度、溶剂、吸附质的性质所决定（一般n>1）。

将⑴式取对数，可得下式
1313
1
1lg
lg lg
n n
n
c
k mol g n mol dm mol
dm g ----Γ=+ ⑵
因此根据方程以lg[Γ/(1
mol g -)]对[lgc/(3
mol dm -)]作图，可得一直线，由斜率和截
距可求得n 及k 。

⑴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=13
mol dm -时的Г，但这时⑴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 值变化很大。

朗格缪尔吸附方程式系基于吸附过程的理论考虑，认为吸附是单分子层吸附，即吸附剂一旦被吸附质占据之后，就不能再吸附；在吸附平衡时，吸附和脱附达成平衡。

设∞Γ为饱和吸附量，即表面被吸附质铺满单分子层时的吸附量。

在平衡浓度为c 时的吸附量Г由 式
1cK
cK
∞
Γ=Γ+ ⑶
表示。

将⑶式重新整理，可得
11c c K ∞∞
=+ΓΓΓ ⑷
做c/Г对c 的图，得一直线。

由此直线的斜率可求得∞Γ，再结合截距可求得常数K 。

这个K 实际上带有吸附和脱附平衡常数的性质，而不同于弗朗特里希方程式中的k 。

根据∞Γ的数值，按照Langmuir 单分子层吸附的模型，并假定吸附质分子在吸附剂表面上是直立的，每个醋酸分子所占的面积以0.243nm 2
(根据水-空气界面上对于直链正脂肪酸
测定的结果而得)计算。

则吸附剂的比表面积21
0()s m g -可按下式计算
2123018
/() 6.02100.24310
m g s -∞Γ⨯⨯⨯= ⑸ 根据上述所得的比表面积，往往要比实际数值小一些。

原因有二：⑴忽略了界面上被溶剂占据的部分；⑵吸附剂表面上有小孔，脂肪酸不能钻进去，故这一方法所得的比表面积一般偏小。

不过这一方法测定时手续简便，又不需要特殊仪器，故是了解固体吸附剂的性能的一种简便方法。

三．仪器药品
1.仪器
72型光电分光光度计及其附件（或722S 分光光度计）1台，康氏振荡器1台，容量瓶（500mL ）6个，容量瓶（50mL 、100mL ）各5个，2号砂芯漏斗1只，带塞锥形瓶（100mL ）5个，滴管2支。

2.试剂
次甲基蓝（质量分数为0.2%左右的原始溶液，质量分数为0.01%的标准溶液），颗粒状非石墨型活性炭。

四．实验步骤
1.样品活化
将颗粒活性碳置于瓷坩埚中，放入500°C 马弗炉活化1h ，然后置于干燥器中备用。

2.平衡溶液
取5个洗净、干燥的100mL 带塞锥形瓶，编号，每瓶准确称活性炭0.1g(准确至mg)置于瓶中，记录活性炭的用量。

按下表中给出的数据，配制各种不同浓度的次甲基蓝溶液。

配法如下：将各瓶加好样后，用磨口塞塞好，并在塞上加橡皮套，置恒温水槽中振荡（若室温变化不大，可直接在室温下进行振荡），使吸附达成平衡（1h ），震荡速度以活性炭可翻动为宜。

样品震荡达到平衡后，将锥形瓶取下，用砂芯漏斗过滤，得到吸附平衡后溶液。

分别称取滤液2.5mL 放入500mL 容量瓶中，并用蒸馏水稀释至刻度，待用。

3.原始溶液
为了准确测量质量分数约0.2%的次甲基蓝原始溶液，称取2.5g 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2mL 、4mL 、6mL 、8mL 、11mL 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，既得6
210-⨯、6
410-⨯、6
610-⨯、6
810-⨯、5
1.110-⨯的标准溶液，待用。

次甲基蓝溶液的密度可用水的密度替代。

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。

6.测量吸光度
以蒸馏水为空白溶液，在选定的工作波长下，分别测量五个标准溶液、五个稀释后的平衡溶液以及稀释后的原始溶液的吸光度。

五．数据处理
1.做次甲基蓝溶液的浓度对吸光度的工作曲线
算出各个标准溶液的摩尔浓度，以次甲基蓝标准溶液摩尔浓度对吸光度作图，所得直线即工作曲线。

质
量
分
数
0.01%
的
甲
基
蓝
溶
液
的
摩
尔
浓
度
为
1`3101
10000.01% 2.67410373.9g L C mol L g mol
----⨯==⨯，稀释后的浓度为 5.35E-5，1.07E-4， 1.605E-4，2.14E-4，2.94E-4mol/L 。