Влияние рН на адсорбцию аскорбиновой кислоты

Исследовали адсорбцию аскорбиновой кислоты на сорбент силикагеле КСМГ в зависимости от рН раствора.

Адсорбция аскорбиновой кислоты на сорбенте силикагеле КСМГ проходит при рН 6 (рис. 1).

Рис. 1. Влияние рН на оптические плотности растворов аскорбиновой кислоты до (1) и после адсорбции (2) при 298 К сорбентом силикагелем КСМГ.

аскорбиновой кислота силикагель адсорбция С_АК — 10^-2 моль/дм³, Т — 298 К, кювета l = 2 см, л — 670 нм.

Дальнейшие исследования для сорбента проводились при рН 6.

Изотермы адсорбции аскорбиновой кислоты

Изотермы адсорбции АК для сорбента изучены в статическом режиме при рН 6. Адсорбцию проводили при 278 К; 298 К. По значениям оптических плотностей растворов до и после адсорбции строили график в координатах «оптическая плотность — концентрация». Результаты опытов представлены на рис. 2.

Зависимость оптической плотности от концентрации растворов до адсорбции — это градуировочный график. С его использованием были рассчитаны равновесные концентрации АК после сорбции.

Величину адсорбции Г (моль/г) рассчитывали по формуле:

где с_исх— исходная концентрация ТЦ (моль/дм³), [c] - равновесная концентрация ТЦ (моль/дм³), V — объём раствора, из которого проводили сорбцию (дм³), m — масса сорбента (г).

Рис. 3 Изотермы адсорбции АК силикагелем КСМГ. 1−313; 2−298; 3−278 К.

Общая характеристика сорбционных процессов оценена на основании изучения изотерм в координатах «величина адсорбции — равновесная концентрация» (рис. 3). Как видно из рис. 3 изотермы адсорбции АК на сорбенте силикагеле КСМГ — это изотермы по Ленгмюру.

В литературе подобные закономерности объясняются усилением притяжения между молекулами сорбата и их переориентацией, а также возникновением конкуренции молекул растворителя за активные центры сорбента.

Расчёты Г и констант сорбции К₂₇₈, К₂₉₈, К₃₁₃ проводили с использованием уравнения Ленгмюра в прямолинейной форме:

Для этого строили график в координатах обратной величины адсорбции от обратной величины равновесной концентрации. Отрезок, отсекаемый от оси ординат, равен 1/Г, а тангенс угла наклона прямой:

.

Рис. 4. Зависимость обратной величины адсорбции АК на силикагеле КСМГ от обратной величины равновесной концентрации. 1 — 313; 2 — 298; 3 — 278 К.

Различие в адсорбции при разных температурах позволило рассчитать термодинамические характеристики адсорбции: изменение энтальпии (Н), изобарно-изотермического потенциала (G) и энтропии (S), необходимые для трактовки механизма адсорбции.

Эффективность сорбционных процессов можно оценить по изменению энтальпии адсорбции. Энтальпию адсорбции (ДH) рассчитывали с использованием уравнения.

.

где Ti и Tk — две температуры, Ki и Kk — соответствующие им константы адсорбции.

Величины изобарно-изотермического потенциала ДG были рассчитаны с использованием уравнения:

По рассчитанным величинам ДH и ДG по формуле.

были рассчитаны величины изменения энтропии адсорбции ДS.

В табл. 1 приведены результаты расчётов Г, К, Н, G и S адсорбции тетрациклина на различных сорбентах.

Таблица 1. Основные характеристики адсорбции АК на сорбенте КСМГ.

Результаты, приведённые в табл. 1 свидетельствуют о том, что силикагель КСМГ достаточно хорошо адсорбирует АК.

Отрицательные значения изменений изобарно-изотермического потенциала и энтальпии свидетельствуют о самопроизвольном экзотермическом процессе.