[화학공학실험] 흡착평형

소개글

[화학공학실험] 흡착평형에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.요약

2.소개

3.실험 절차

4.결과및 고찰

5.참고자료

본문내용

x over w
](mol/g)
[
{1} over {(x/w)}
](g/mol)
[
{c} over {(x/w)}
](g/mol)
0.5
0.0499545
20.01822
10.00911
0.25
0.0249545
40.07293
10.01823
0.175
0.0174649
57.25770
10.02010
0.125
0.0124499
80.32193
10.04024
0.085
0.0084284
118.64648
10.08450
0.045
0.0044628
224.07457
10.08336
0.0156
0.0014983
672.81168
10.49586
Table 3-2-2는 실험적으로 구한 c 와
{c} over {(x/w)}
의 그래프를 구하기 위한 값을 표로 정리한 것이다.
[Figure 3-1-1. c vs.
{c} over {(x/w)}
의 그래프]
Linear Regression for Data1_B:
Y = A + B * X
Parameter Value Error
A 10.20313 0.09135
B -0.56086 0.39828
[Figure 3-2-1. c vs.
{c} over {(x/w)}
의 그래프]는 실험적으로 구한 c 와
{c} over {(x/w)}
의 그래프이다. 이론상으로 c 와
{c} over {(x/w)}
를 도시하면 흡착이 Langmuir 등온식에 따르기만 한다면 항상 직선이 됨을 알수 있지만, 이번 실험에서는 0.5N 에서부터 0.045N 의 노르말 농도에서는 거의 직선이 됨을 볼수 있지만, 0.0156N에서는
{c} over {(x/w)}
값이 갑자기 증가함을 볼수 있었다.
{c} over {(x/w)}
= (1/Nmk) + c/Nm : Langmuir 등온흡착식
기울기 = 1/Nm = -0.56086, X 절편 = 1/Nmk = 10.20313 이므로
Nm = -1.47830 k= -0.17475 이다.
3-3. Results
1) c에 대한 (x/w)의 실험치와 계산치
(x/w) = (Nm×k×c) / (1+ k×c)= k×c/(1+ k×c) : Langmuir 등온흡착식에 의해서 (x/w)의 계산치를 구하면, Table 3-3-1 과 같이 나온다. 그리고 c에 대한 (x/w)의 실험치는 Table 3-3-2와 같이 나온다.
[ Table 3-3-1. (x/w)의 계산치]
c
0.5N
0.25N
0.175N
0.125N
0.085N
0.045N
0.0156
x/w
-0.0957
-0.0457
-0.0315
-0.0223
-0.0151
-0.00780
-0.00273
[ Table 3-3-2. (x/w)의 실험치]
c
0.5N
0.25N
0.175N
0.125N
0.085N
0.045N
0.0156
x/w
0.0500
0.0250
0.0175
0.0125
0.0084
0.0045
0.0015
2) c에 대한 (x/w)의 실험치와 계산치 그래프
[Figure 3-1-1. c vs. x/w의 그래프]
[Figure 3-2-1. c vs. x/w의 그래프]는 Langmuir 등온흡착식에 의한 계산에 의해 구해진 x/w 값을 그래프로 도식화 한 것이다.
[Figure 3-3-2. c vs. x/w의 그래프]
[Figure 3-2-2. c vs. x/w의 그래프]는 식초산의 활성탄으로의 흡착실험을 토해 구한 x/w 값을 그래프로 도식화 한 것이다.
3-4. Discussion
이 실험은 일정한 서로 다른 농도의 식초산에 일정한 활성탄을 넣어 흡착평형이 이루어졌을때의 남아있는 식초산을 0.1N NaOH 용액으로 정정하여 농도와 흡착률과의 관계를 규명하여 일정한 온도에서의 유기한의 활성탄 표면에서의 흡착성질을 알아보기 위한 것이다. 이 실험은 흡착계의 등온 흡착현상에 대해 유용한 Langmuir 등온흡착식을 이용하여 농도와 흡착률과의 관계를 규명하였다. 실험에서는 Table 3-3-2 와 같이 농도가 증가할수록 흡착률도 증가함을 볼수 있었다. 하지만, 각 농도에서의 Langmuir 등온식에 필요한 값을 구하여 c vs.
{c} over {(x/w)}
의 그래프를 통해서 얻은 Nm = -1.47830 k= -0.17475 값 계산한 Table 3-3-1의 값을 보면 농도의 증가에 따른 흡착률은 감소함을 볼수 있었다. 이러한 실험값과 Langmuir 등온흡착식를 이용한 농도와 흡착률과의 관계가 상이하게 나온 것은 Langmuir 등온흡착식의 적용에 대한 가정중에 모든 흡착 자리가 독립적이며 동등하는는 가정을 이용하였기 때문이다. 또한, 이러한 실험의 결과는 Langmuir 등온식의 적용을 위해서는 항온조에서 실험이 이루어저야 하나, 낮과 밤의 일교차가 큰 실온에서 실험이 이루어짐으로 오차가 생겼다고 예상할수 있다. 또한, 실험중 뷰렛이 새는 바람에 정확한 당량점을 찾는데 어려움이 많았으며, 적정시 삼각 flask를 계속해서 흔들어서 정확한 당량점에서의 NaOH의 량을 알라야 하는데 그렇지 못했던데에서 오차가 발생한 것 같다
이 실험을 통해서 농도의 변화에 따른 일정한 온도에서의 유기산의 활성탄표면에서의 흡착성질을 이해할수 있었다.
또한, 두 개 이상의 온도에서 실험이 이루어졌다면, 각 온도에서의 K와 Nm 상수값을 얻을수 있었을 것이다. 이론을 통해서 온도가 증가하면 흡착률이 감소한다는 것을 알수있지만, 이렇게 얻은 값을 통해서 온도의 증가에 따른 흡착률의 관계를 설명할수 있을 것이다.
R E F E R E N C E
[Ref 1]
신형식, Laboratory Manual, 전북대학교 환경화학공학부,
Chap. 4, page. 14 ∼ 17, 2003
[Ref 2]
Rovert H. Perry, Perry's Chemical Engineers' Hand Book,
6th edition, Mc Graw-Hill, singapore, 1985
[Ref 3]
P.W.Atkins, Physical Chemistry, 6th Edition,淸文閣
CHAPTER 27, p. 941 - p. 947, 2000
[Ref 4]
http://www.chongju-e.ac.kr/~hsw98/web/indicator.htm

키워드

화학,   실험,   흡착평형,   공학,   흡착