Выполнение экспериментальной части работы

Приборы, материалы, реактивы: 150 мл водного раствора МО c концентрацией 15 мг/л, активированный уголь СКТ-3, фотоколориметр КФК-2МП, 2 кюветы с длиной пути луча 0,5 см, часы, аналитические весы с разновесом, сушильный шкаф, термометр на комнатные температуры, мерные цилиндры с V = 10 и 100 мл, колбы на 150 мл 5 шт., ста­канчики на 50 мл 5 шт., линейка, пипетка с делениями на 10 мл.

 

Рис. 1. Схема двухступенчатой адсорбционной установки непрерывного действия

 

 

Рис.2. Зависимость концентрации адсорбата в сточной воде от времени после введения в нее зерен свежего адсорбента (выходная кинетическая кривая)

Рис.3. Линия равновесия – изотерма адсорбции (экспериментальные данные по зависимости а^* от С^*) и рабочая линия процесса (график уравнения (7))

Теория и методика измерений оптической плотности D растворов на приборе КФК-2МП

Спектрофотометрический метод основан на поглощении вещес­твом (в данном случае МО) электромагнитной энергии в видимой об­ласти спектра (l = 400 – 700 нм). Благодаря поглощению лучистой энергии в определенной области видимого участка спектра свет, прошедший че­рез раствор, имеет в этой области интенсивность I, меньшую, чем интенсив­ность падающего света I₀ (рис. 4).

Рис. 4. Схема прибора КФК-2МП: 1 – источник света (лампа накаливания); 2 – светофильтр; 3 – кювета с исследуемым раствором; 4 – светочувствительный детектор –фотоэлемент

 

Для монохроматического света и разбавленных растворовсправедлив закон Бугера-Ламберта-Бэра

, (9)

где l – длина поглощающего слоя (ширина кюветы), см; С – концентрация поглощающего вещества в растворе, мг/л; e_l – коэффициент поглощения при длине волны падающего света l, л/(мг ^. см).

Логарифмируя уравнение (9), получим

. (10)

Величину D = lg (I₀ / I) называют оптической плотностью, а отношение Т = (I /I_о) ^. 100% – пропусканием (в %).

Измерение величины D для последующего определения с ее помощью концентрации С МО в растворе производится с помощью оптического прибора колориметра КФК-2МП.

Как следует из (10), зависимость D от С для монохроматических потоков света или близких к ним (отклонение от монохроматичности мала) линейная. Полоса пропускания светофильтров, играющих в колориметрах роль монохроматоров, небольшая и составляет, как правило, 20 – 50 нм. Чтобы по оптической плотности определять концентрацию в исследуемом растворе, вначале готовят серию растворов с разными известными концентрациями С(МО), измеряют для каждого раствора значение D и строят калибровочный график D = f (С), затем используют этот график в обратной последовательности: по из­меренному D находят С.

Порядок работы с колориметром КФК-2МП

1. Подсоединить колориметр к сети, открыть крышку кюветного отделения и включить тумблер «Сеть». При этом должна загореться сигнальная лампа.

2. Нажать клавишу «Пуск». Загорается индикатор «Р» и на цифровом табло появляется мигающая запятая.

3. Нажать клавишу «ш(0)». Крышка кюветного отделения открыта. На цифровом табло высвечивается значение n₀, а слева символ «0» (число n₀ должно быть не меньше 0,001 и не больше 1,000).

4. В кюветное отделение установить кюветы с пробой (ближнее гнездо кюветодержателя) и контрольным раствором (дальнее гнездо кюветодержателя).

5. Ручкой «Светофильтры» установить необходимый светофильтр; ручкой «Фотоприемник» установить необходимый фотоприемник. При измерении со светофильтрами в диапазоне длин волн 315–540 нм ручку «Фотоприемник» установить на отметке «315–540 нм»; при измерении со светофильтрами 590–980 нм ручку «Фотоприемник» установить на отметке «590–980 нм».

6. Ручку «Кюветы» установить в положение «1» (в световой пучок вводится кювета с контрольным раствором).

7. Закрыть крышку кюветного отделения, нажать клавишу «К(1)». На цифровом табло слева от мигающей запятой загорается символ «1».

8. Ручку «Кюветы» установить в положение «2» (в световой пучок вводится кювета с исследуемым раствором).

9. Нажать клавишу «Д(5)». На цифровом табло слева от мигающей запятой появится символ «5», означающий, что произошло измерение оптической плотности. Отсчет на цифровом табло справа от мигающей запятой соответствует оптической плотности исследуемого раствора.

10. Операции п.п.7–9 провести по 3 раза, и оптическую плотность определить как среднее арифметическое из полученных значений.

11. Ручку «Кюветы» установить в положение «1». Нажать клавишу «К(1)».

12. Открыть крышку кюветного отделения, вынуть кюветы. Отключить КФК от сети.