활성탄을 이용한 흡착등온식 해석

소개글

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목차

1. 목적
2. 이론
3. 장치 및 시약
4. 실험 방법
5. 결과 및 고찰
6. 참고 문헌

본문내용

1. 목적
고체인 활성탄의 표면에 흡착하는 액체 피흡착질의 흡착양상을 Langmuir 흡착등온식과 Freundlich 흡착등온식을 이용하여 분석한다.

2. 이론
흡착(adsorption)이란 기체, 액체 또는 용해된 상태의 원자, 분자 또는 이온이 고체나 액체 표면에 붙는 과정이다. 흡착은 크게 물리흡착(physisorption)과 화학흡착(chemisorption)으로 나눌 수 있다. 물리흡착 과정은 반데르발스 힘에 의해 일어나며, 흡착 과정에서는 흡착되는 분자나 원자의 전자 구조가 거의 변하지 않는다. 또 활성화에너지가 거의 없어서 빠르고 가역적이고, 다중 흡착(Multilayer adsorption)이 가능하다. 화학흡착 과정에서는 흡착되는 분자나 원자와 표면 사이에 화학 결합이 형성된다. 이 결과 새로운 화학종이 만들어질 수 있으며, 화학 흡착 과정은 비가역적이고, 물리 흡착보다 흡착 에너지가 훨씬 더 크다. 또 단일종흡착(Monolayer adsorption)이 일반적이다.

흡착에 영향을 주는 원인에는 여러 가지가 있다. 대부분 고체 표면에는 어느 정도의 기체 흡착이 일어나지만, 다양한 요인에 의해 흡착량이 달라지게 된다. 먼저 흡착량은 고체의 표면적이 클 수록 많은 양이 흡착된다. 또 흡착되는 기체가 임계 온도가 높고 액화가 잘 되는 기체일수록 흡착이 잘 된다. 흡착제의 표면 온도가 낮을수록 흡착되는 기체의 양이 증가하고, 기체의 압력이 높을수록 단위 시간당 단위 면적에 충돌하는 기체 분자 수가 증가하기 때문에 흡착량이 증가한다. 또 흡착제를 잘게 부수거나 표면을 거칠게 만들어 표면적을 늘어나면 흡착량을 증가시킬 수 있다. 온도가 낮을 수록 흡착이 잘 되는데, 온도가 일정한 경우에는 시스템의 종류, 대상 물질의 부분압 또는 농도에 따라 변하게 된다. 흡착량은 가스분압 또는 용액의 농도와 온도의 함수로 표현될 수 있는데, 특정한 시스템에서 어떤 흡착등온식이 가장 적합한지는 실험 데이터의 분석에 의해 결정될 수 있다.

참고 자료

「화공기초실험 매뉴얼」, 울산대학교 화학공학부(2022), p5~10
“시트르산”, “페놀프탈레인 용액”, 「화학백과」, 대한화학회
“수산화나트륨”, “활성탄”, 「두산 백과」, 두산