활성탄을 이용한 염료흡착속도 결정_결과레포트 [A+]

소개글

활성탄을 이용한 염료흡착속도 결정_결과레포트 [A+]에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. Abstract
2. Experiment
3. Result & Discussion
4. Conclusion
5. Reference

본문내용

이 그래프의 기울기는 Fig 9. 에서와 같이 이므로 , 이다. 또한 이 그래프의 y절편인 는 이므로 (2차 흡착 속도 상수)의 값을 구할 수 있다. 의 값을 이용해 의 값을 구하면 이다.
유사 2차 반응 그래프를 그려 기울기의 값을 통해 의 값을 구해냈으므로 이제 의 값을 알아내 유사 1차 그래프를 그려보자.
주어진 시간에 따른 의 값은 Table 4. 에, Acid-red 1의 유사 2차 반응 그래프는 Fig 10. 에 나타나 있다.
시간 (분)
0
1
3
5
10
20
30
45
60
75
90
Table 4. Acid-red 1의 값
Fig 10. Acid-red 1의 유사 1차 반응 그래프
이 그래프에서 기울기 값은 과 같은데 이 값이 이므로 (1차 흡착 속도 상수)의 값은 이라는 것을 알 수 있다. 또한 y절편은 이다.
(2) Acid-blue 25 염료용액
그 다음으로 Acid-blue 25 염료용액 또한 Acid-red 1 염료용액과 같은 방법으로 먼저 와 의 값을 계산하고, 유사 2차 반응의 그래프를 그려 이 그래프의 기울기를 통해 의 값을 알아내고, 유사 1차 반응의 그래프까지 그려 각각 2차 흡착 속도 상수 와 1차 흡착 속도 상수 의 값을 구할 수 있다.
, 를 이용해 와 의 값을 구해보자. (Table 5.)
시간(분)
(mol/L)
(mol/L)
0
1
3
5
10
20
30
45
60
75
90
Table 5. Acid-blue 25 용액의 와 의 값
그 다음 용액의 값을 이용하여 유사 2차 반응의 그래프를 그린 뒤, 이 그래프의 기울기인 값을 구한 다음 의 값을 구해내자. Table 5. 의 값을 이용해 의 값을 구하고( Table 6.), 유사 2차 반응의 그래프( Fig 11.)를 그려보자.
시간 (분)
()
0
X
1
3
5
10
20
30
45
60
75
90
Table 6. Acid-blue 25 용액의 의 값
Fig 11. Acid-blue 25의 유사 2차 반응 그래프
이 그래프의 기울기는 Fig 11. 에서 이므로 , 이다. 또한 이 그래프의 y절편인 는 이므로 (2차 흡착 속도 상수)는 이다.
유사 2차 반응 그래프의 기울기 값을 통해 의 값을 구해냈으므로 이제 의 값을 알아내 유사 1차 그래프를 그려보자.
주어진 시간에 따른 의 값은 Table 7. 에, Acid-red 1의 유사 2차 반응 그래프는 Fig 12. 에 나타나 있다.
시간 (분)
0
1
3
5
10
20
30
45
60
75
90
Table 7. Acid-blue 25의 값
Fig 12. Acid-blue 25의 유사 1차 반응 그래프
이 그래프에서 기울기 이므로 (1차 흡착 속도 상수)의 값은 이다. 또한 y절편은 이다.
4. Conclusion
실험 결과, Acid-red 1과 Acid-blue 25 두 염료용액 모두 유사 1차 반응의 그래프는 시간이 지날수록 값이 감소하는 감소함수 그래프, 유사 2차 반응의 그래프는 시간이 지날수록 의 값이 증가하는 증가함수 그래프 모양을 띤다. 이는 이론적으로도 맞으며, 평형상태에서의 염료의 흡착량과 시간에 따른 염료의 흡착량의 관계를 알려준다. 또한 Acid-red 1의 (1차 흡착 속도 상수)은 , (2차 흡착 속도 상수) 이고 Acid-blue 25의 (1차 흡착 속도 상수)은 , (2차 흡착 속도 상수) 이다. 흡착 속도 상수값이 클수록 염료가 흡착되는 속도가 빠르다는 것을 나타내므로 과 값이 모두 더 큰 Acid-blue 25가 Acid-red 1 보다 흡착되는 속도가 빠르다는 것을 알 수 있다. 그리고 먼저 Acid-red 1의 경우 의 값을 비교해보면 유사 1차 반응에서는 0.7389, 유사 2차 반응에서는 0.7721이 나왔다. 의 값이 1에 가까워질수록 알맞은 식이므로 Acid-red 1은 유사 2차 반응에 더 적합하다는 것을 알 수 있다. 또한 이와 같이 Acid-blue 25의 의 값도 비교해보면 유사 1차 반응에서는 0.8762, 유사 2차 반응에서는 0.9965이 나왔으므로 Acid-blue 25 또한 유사 2차 반응에 더욱더 적합함을 알 수 있다.
유사 1차반응과 2차 반응이 각각 정확한 감소함수와 증가함수 그래프가 나오지 않고 Acid-red 1은 60분부터 흡광도가 다시 증가하다가 감소하고, Acid-blue 25은 75분부터 흡광도가 다시 증가하다가 감소하는 양상을 보였다. 이 같은 오차가 생긴 이유를 생각해보았더니 다음과 같은 몇 가지 원인들이 있었다.
우선 가장 큰 원인으로는 주어진 시간별로 흡착된 염료용액을 흡광광도계에 넣기위해 빼낼 때 주사기에 꽂아서 활성탄을 흡착시켜주는 시린지 필터(syringe filter, Fig 13.)를 사용했는데, 이 필터를 한 염료용액에 하나씩만 사용했기 때문에 전 측정 시간에 흡착된 용액이 필터에 남아 있어 그것이 다음 측정시간에 흡광도를 측정할 때 오차를 생기게 했다고 생각했다. 또한
Fig 13. 활성탄을 흡착시켜 주는 시린지 필터 (syringe filter)
또 다른 이유로는 증류수의 종류에 1차 증류수와 2차, 3차 증류수가 있는데 이는 증류 과정을 몇 번 거쳤느냐에 따라 달라지는 것이며 성질이 다를 수밖에 없다. 우리 조는 2차 증류수를 사용했는데 몇 차 증류수이냐에 따라서 실험의 결과가 달라질 수 있을 것 같다.
그리고 마지막으로 UV 흡광광도계로 흡광도를 측정할 때 염료용액을 큐벳이 넣고 흡광광도계에 넣어주어야 한다. 이 때 큐벳에 이물질이 끼어 있으면 한쪽에서 쏜 빛이 다른 쪽으로 통과해 정확한 흡광도를 계산하기에 어려움이 있을 수 있으므로 지문도 남지 않게 주의해야 한다. 또한 큐벳 안 용액에 기포가 발생하는 경우에도 흡광도의 정확한 측정이 어려워지는데, 우리 조는 이번에 실험 장갑을 껴서 큐벳에 이물질이 끼지 않도록 했지만 어떤 이물질이 묻어 있는지는 확인하지 못했고, 기포가 발생했는지도 확인하지 못했으므로 오차가 생겼을 수 있을 것 같다.
5. Reference
[1] 활성탄을 이용한 염료흡착속도의 결정 예비레포트
[2] 성기천 외 2명, 2000, ‘화학공학 실험’, page 483~485

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