Автор: Долгих Любовь Михайловна
Оглавление:
1. Актуальность.____________________________________________2
2. Литературный обзор.______________________________________2-3
3. Цель работы. Задачи.______________________________________3
4. Методы исследования._____________________________________3
5. Экспериментальная часть.__________________________________3
6. Основная часть.___________________________________________4-5
7. Выводы._________________________________________________6
8. Литература.______________________________________________6
1
Актуальность.
Когда у меня болел живот и немного подташнивало, мне мама дала чёрные таблетки. Через несколько минут самочувствие улучшилось. Я спросил у неё их название. Она мне сказала, что это волшебное лекарство и называется оно активированный уголь. Мне стало любопытно. Я захотел ещё больше узнать об этих таблетках и узнал очень многое.
Явление адсорбции известно очень давно. Такие природные материалы, как песок и почва, использовали для очистки воды еще на заре человеческого общества. В конце XVIII века обнаружили способность свежепрокаленного древесного угля поглощать различные газы. В 1785 году предложили использовать уголь для очистки фармацевтических препаратов, спирта, вина, органических соединений. И сейчас основным действующим началом фильтров для воды служат углеродные материалы. Важное значение адсорбции как в промышленности, так и в быту подтолкнуло нас на исследование явления адсорбция в школьной лаборатории и дома.
Литературный обзор.
Адсорбция – поглощение вещества из газообразной или жидкой среды поверхностным слоем твёрдого тела или жидкости [1] .
С физико-химическим явлением, о котором сейчас пойдет речь, знаком, наверное, каждый, хотя, может быть, не все знают, что оно называется адсорбцией. Как только вы сажаете чернильную кляксу на бумагу или, что гораздо хуже, на одежду, так сразу и знакомитесь с этим явлением. Когда поверхность одного вещества (бумаги, ткани и т. д.) поглощает частицы другого вещества (чернил и проч.), это и есть адсорбция.
Очень хороший адсорбент — уголь. Причем не каменный, а древесный, и не просто древесный, а активный (активированный). Такой уголь продают в аптеках, обычно в виде таблеток [2]. Активный уголь отличается от обычного тем, что у него гораздо большая поверхность. Его частицы буквально пронизаны порами (для этого уголь особым способом обрабатывают и удаляют из него примеси). А коль скоро адсорбция — это поглощение поверхностью, то ясно: чем больше поверхность, тем и поглощение лучше [3].
Не обязательно брать для этих опытов активный уголь. Есть много других веществ, которые могут служить адсорбентами: туф, сухая размолотая глина,
2
мел, промокательная бумага. Словом, самые разные вещества, но обязательно с развитой поверхностью. В том числе и некоторые пищевые продукты — вы, наверное, знаете, как легко хлеб впитывает посторонние запахи. Недаром пшеничный хлеб не советуют держать в одной упаковке с ржаным — их запахи смешиваются, и каждый теряет свой особый, только ему присущий аромат [4].
На явлении адсорбции основаны многочисленные способы очистки воздуха от вредных примесей, воды, а также сахарных сиропов при сахароварении, фруктовых соков и др. жидкостей в пищевой. промышленности, отработанных смазочных масел. Удаление влаги как вредной примеси из газов и жидкостей с помощью твердых адсорбентов — одна из важных отраслей адсорбционной техники. Быстро развивающаяся область применения адсорбционной техники -медицина, где она служит для извлечения вредных веществ из крови (метод гемосорбции) и других физиологических жидкостей. Высокие требования к стерильности ставят очень трудную задачу подбора подходящих адсорбентов. К ним относятся специально приготовленные активные угли [5].
Цель работы:
Изучить адсорбционную способность активированного угля и других адсорбентов.
Задачи:
1. Выяснить факторы, влияющие на адсорбцию.
2. Найти и исследовать другие адсорбенты
3. Изготовить и проверить фильтры для воды.
Методы исследования, которые использовались в работе:
— изучение и подбор материала;
— наблюдение и анализ явлений адсорбции;
— эксперимент.
Экспериментальная часть.
В ходе работы в качестве адсорбентов были исследованы таблетки активированного угля, кукурузные палочки, сахар, кофе, мелкие и крупные сухарики. Были изготовлены и проверены в работе фильтры для воды.
3
Основная часть.
1. Адсорбция активированным углём красящих веществ из раствора.
Для исследования возьмём растворы зелёнки и марганцовки (фото 1, 2, 3). Добавим по одной таблетке активированного угля. Окраска раствора марганцовки исчезла за 5 мин. 20сек., а зелёнки за 35 мин. 7 сек. Следовательно, скорость адсорбции зависит от характера растворенного вещества.
2. Зависимость адсорбции от измельчения адсорбента.
Растолчём таблетку активированного угля и добавим в исследуемые растворы (фото 4, 5). Время исчезновения окраски для растворов марганцовки и зелёнки
2мин 20 сек. и 4 мин. 15 сек. соответственно. Вывод: таким образом, можно утверждать, что порошок как адсорбент действует быстрее.
3. Адсорбция активированным углём паров пахучих веществ.
Добавим в сосуд с плотной крышкой немного пахучего вещества и таблетку угля (фото 6, 7). Легкими взмахами руки направили к носу воздух вместе с парами вещества, немного согрели руками. Запах исчез за 34 часа. Он поглотился адсорбентом. Вывод: адсорбенты способны поглощать вещества не только из растворов, но и из газообразных веществ.
4. Зависимость адсорбции газов от измельчения адсорбента.
В одну колбу с пахучим веществом добавим целую таблетку угля, а в другую измельчённую (фото 8). Запах перестал ощущаться через 1 час 30 мин. Адсорбция-это поглощение поверхностью, то ясно: чем больше поверхность, тем и поглощение лучше
5. Адсорбция активированным углём красителей из напитков.
Для эксперимента необходимо измельчить таблетки активированного и добавить к напиткам, полученную смесь нагреваем и после охлаждения раствор фильтруем (фото 9, 10). Кока-Кола при нагревании загустела. Её отфильтровать не получилось, а с Фантой эксперимент прошёл успешно.
4
Активированный уголь поглощает красители, входящие в состав напитков, и
раствор становится прозрачным.
А могут ли быть другие адсорбенты?
Рассмотрим таблетку угля под микроскопом (фото 11, 12). Таблетка угля имеет пористую структуру. Следовательно, ищем такие же вещества.
5. Найденные нами адсорбенты.
В ходе наблюдений мы решили, что адсорбентами могут быть: кукурузные палочки, сахар, кофе, мелкие и крупные сухарики. Выясним, какой из адсорбентов лучше?
6. Исследования новых адсорбентов.
Для исследования взяли найденные нами адсорбенты, поместили в колбы и добавили пахучее вещество (фото 13, 14). По итогам эксперимента построили диаграмму сравнения эффективности адсорбентов от времени. Самыми лучшими оказались кукурузные палочки (диаграмма 1). Вывод: чем пористее поверхность адсорбентов, тем процесс протекает быстрее.
7. Десорбция.
Десорбция — процесс, обратный адсорбции, при котором поглощённое вещество покидает поверхность или объём адсорбента. Немножко нагрели колбу с кукурузными палочками. Через 1 минуту 12 секунд почувствовали знакомый аромат (фото15). Следовательно, десорбция происходит при нагревании.
8. Изготовления фильтра для воды.
Изготовили фильтр для воды из пяти слоёв толщиной по 1 см: марля, уголь, перлит, песок, марля. Взяли 200 мл загрязнённой воды (фото 16, 17). После первой фильтрации вода получилась мутной, вторая фильтрация дала положительный результат, и мы получили прозрачную воду. Фильтрация заняла 1 мин. 15сек (фото 18, 19, 20).
9. Изготовление карманного фильтра.
Взяли 20 миллиметровый шприц. В него поместили слоями по 2 см адсорбенты:
Вату, уголь активированный, речной песок, вату (фото21,22).
Вода очистилась с первого раза, но гораздо медленнее. Мы сделали вывод, что слои адсорбентов должны быть шире и плотно упакованы.
Выводы:
• Скорость адсорбции зависит от характера растворенного вещества.
• Адсорбция-это поглощение поверхностью. Выяснили: чем больше поверхность, тем и поглощение лучше, а также, чем пористее поверхность адсорбентов, тем процесс протекает быстрее. Порошок активированного угля и кукурузные палочки как адсорбенты действуют лучше.
• Адсорбенты способны поглощать вещества не только из растворов,
но и из газообразных веществ.
• Десорбция происходит при нагревании.
• В домашних условиях можно изготовить фильтр для воды, состоящий из слоёв: марля (вата), порошок активированного угля, перлит, речной песок, марля (вата). При пропускании загрязнённого раствора через наш фильтр получили очищенную воду.
Литература:
1.Н.Е. Кузнецова, И.М. Титова «Химия» 9 кл. Москва. «Вентана-Граф» 2015г.
2. http://allforchildren.ru
3. http://festival.1september.ru
4. http://www.alhimik.ru
5. http://www.xumuk.ru