Адсорбция из водных растворов метиленового фиолетового на микрокристаллическую целлюлозу и ее модифицированной форме

Методика проведения адсорбции. Процесс адсорбции проводили в статических условиях. На аналитических весах взвешивали 10 навесок МКЦ (и-МКЦ или м-МКЦ) по 0,1 г (с точностью 0,0001 г). Переносили навески МКЦ в пронумерованные мерные колбы и добавляли по 50 мл растворов метиленового фиолетового, с концентрациями 0,67*10^-6 моль/л; 1,34*10^-6 моль/л; 2,86*10^-6моль/л; 4,02*10^-6 моль/л; 5,36*10^-6 моль/л; 6,70*10^-6 моль/л; 8,04*10^-6 моль/л; 9,38*10^-6 моль/л; 10,72*10^-6 моль/л; 12,06*10^-6 моль/л, соответственно, в каждую колбу. Колбы с МКЦ и растворами адсорбата перемешивали в течение первых 2-х часов через каждые 10 минут с целью увеличения скорости диффузии адсорбата к адсорбенту. После двухчасового перемешивания растворы с адсорбентом оставляли на сутки, с целью установления адсорбционного равновесия, при температуре 25⁰С (298⁰К) в термостате ТС-80M. По истечении 24 часов фазы разделяли с помощью шприцевого фильтра с размерами пор 5 микрон и определяли оптическую плотность. Равновесную концентрацию метиленового фиолетового рассчитывали по формуле 2.2. Методика проведения адсорбции на модифицированном образце МКЦ аналогична.

Количество вещества, адсорбированного из растворов (величину адсорбции) на микрокристаллической целлюлозе и ее модифицированной форме рассчитывали по формуле[25]:

где с₀и с_р — начальные и равновесные концентрации метиленового фиолетового, моль/л; Vобъем раствора, из которого происходит адсорбция, л; m-масса навески образца МКЦ, г; 1000- переводной множитель, применяемый для того, чтобы полученные в результате величины выражались вммоль/г.

Рис. 2.3 Изотермы адсорбции метиленового фиолетового на микрокристаллической целлюлозе и ее модифицированной форме.

На рис 2.3 представлена адсорбция из водных растворов метиленового фиолетового на исходном и модифицированном образцах МКЦ. Из рисунка видно, что адсорбция на исходном и на модифицированном образцах МКЦ почти идентичны.

Для полноты характеристики адсорбции метиленового фиолетового на микрокристаллической целлюлозе и ее модифицированной форме, величины адсорбции рассмотрены в координатах уравнения Ленгмюра. Линеаризация первичных экспериментальных данных по адсорбции в координатах уравнения Ленгмюра проводилась при помощи пакета статистических программ «StatgraphicsCenturion"[26]. Обработка данных зависимостей методом линейной регрессии позволила определить значения предельных адсорбций и константы адсорбционного равновесия. Результаты проведенного анализа представлены на рисунке 2.4.

Образцы МКЦ	Уравнение линейной регрессии.	Коэфф. корр.	а?, ммоль/г.
и-МКЦ	0,97.	0,0088
м-МКЦ	0,99.	0,0114

Рис. 2.4 Линеаризация изотерм адсорбции метиленового на микрокристаллической целлюлозе и ее модифицированной форме в координатах уравнения Ленгмюра

Полученные данные из рис. 2.4 позволяют считать, что величины адсорбции на исходном и модифицированном образцах МКЦ имеет линейный характер с высокими коэффициентами корреляции соответственно 0,97 и 0,99. Исходя из этого можно считать, что на исходной МКЦ и модифицированной МКЦ имеет место мономолекулярная адсорбция.

Геометрическая оптимизация структуры метиленового фиолетового и определьная удельная площадь поверхности адсорбента. Определение величины поверхности необходимо при всех количественных исследованиях скоростей гетерогенных процессов. Адсорбционный метод — наиболее частый метод определения площади поверхности твердого тела. В качестве адсорбатов, для оценки удельных поверхностей адсорбционным методом, широко используются красители.

Адсорбат.	Метиленовый фиолетовый.
нм3	0,334.
нм2	0,581.
rмф, нм.	0,43.
	2,79.
	3,84.

Для определения объема 1го молекулы красителя метиленового фиолетового использовали программу химический офис в 3D формате (демонстративная версия)[27], где осуществили оптимизацию структуры молекулы метиленового фиолетового. И благодаря этими данными рассчитали площадь и объем занимаемой одной молекулы метиленового фиолетового. Из полученных данных, можно сделать вывод, что удельная площадь модифицированной МКЦ больше чем удельная площадь исходной МКЦ, а это говорит о том, что адсорбция из водных растворов метиленового фиолетового на модифицированной МКЦ происходит больше, нежели на исходную МКЦ.