View
389
Download
6
Category
Preview:
DESCRIPTION
평형반응에 의한 이온교환수지 용량 측정
Citation preview
실 험 목 적
1. 이온 교환이란 무엇인가 ?
2. 강산성 양이온 교환수지를 이용하여 이온 교환
평형실험을 통하여 중금속 Nikel 의 이온
교환등온선을 구해보기 .
3. Nikel 의 이온 교환등온선과 Langmuir 등온흡착
모델식과 비교해 주어진 이온 교환 수지의 용량을
계산해 본다 .
실 험 원 리
-미세한 3 차원 구조의 고분자 기체에 이온교환기를 결합 시킨 것 .- 수지의 가동이온이 용액중의 다른 이온과 서로 치환하여주는 합성수지 .
•이온 교환 - 고상에 존재하는 하나의 이온을 다른 이온이 교환하는 반응 .
•이온교환수지
장점 - 이온교환에 있어서 선택성이 있기 때문에 선택적인 제거가 가능 . - 화학적으로 안정 .
단점 - 비용이 많이 들고 전처리 필요 . - 종류에 따라 고온에서 사용하기 어려움 .
• 이온교환수지의 장단점
실 험 원 리
구분 강산성 양이온 교환수지 약산성 양이온 교환수지
구조모형
구조식
산도 강산성 약산성
유효 pH 1~14 5~14
교환용량 작다 크다
재생효율 낮다 높다
이온흡착성 강하다 약하다
HSOR 3 COOHR
실 험 원 리
구분 강염기성 음이온 교환수지 약염기성 음이온 교환수지
구조모형
SiO₂ 제거 가능 불가능
염기도 강염기성 약염기성
유효 pH 1~14 0~9
교환용량 작다 크다
재생효율 낮다 높다
이온흡착성 강하다 약하다
실 험 원 리
<Langmuir 흡착 등온선 >
가정
• 흡착분자가 고체 표면에 단분자층
이상의 두터운 층을 형성하지 않는다 .
• 흡착분자간의 상호작용은 없다 .
• 모든 면은 평형을 이루며 표면은 평평하다 .
실 험 원 리
원하는 생성물이 형성된 몰수원하지 않는 생성물이 형성된 몰수
⇒ 이온이 수지에 흡착되는 상대적 세기를 말한다 .
k1
k2
KM = =[( 수지 )-SO3
-M+][H+][M+][( 수지 )-SO3
-
H+]
=qMCH
CMqH
=nMmH
mMnH
=yMxH
xMyH
• 선 택 도 (selectivity)
k1
( 수지 )-SO3-H+ + M+X- ⇔ ( 수지 )-SO3
-M+ + H+X-
k2
실 험 원 리
•이온 교환수지의 용량
1
qM
=KM - 1
Q·KM
+Co
Q·KM·C
M
=KM - 1
Q·KM
+1
Q·KM·x
M
Q·KM·CM
Co + (KM – 1)·CM
qM =
⇒ 1 / qM vs Co / CM(=1 / xM) 를 plot 함으로써 Q 와 KM 을 구함
Q=qM+qH
C0=CM+CH
실 험 원 리
기구 및 시약
UV spectrophotometer ( 분광 광도계 )
100ml 삼각플라스크 8개
Magnetic stirrer & bars ( 마그네틱 교반기 & 마그네틱 바 )
기구 및 시약분자식 : NH4OH
분자량 : 35.05
성질 : 25℃ 에서 NH3 가
46.2%, NH4OH 가 52.4%,
NH4+ 가 1.4% 존재
용도 : 모직물 , 세탁용 , 국소
자극제 , 제산제 , 중화제 등
분자식 : C6H8O7
분자량 : 192
성질 : 구연산이라고도 불림 .
물에 결정시키면 1 분자
결정수를 지닌 주상결정
생성 , 물 · 에탄올에 잘 녹는다 .
용도 : 과즙 , 청량음료에 첨가 ,
분석시약 , 혈액 응고 저지제
기구 및 시약
분자식 : Ni(NO3)2
분자량 : 182.73
제조방법
무수염 - 함수염에 100% 질산과
오산화이질소의 혼합물작용
함수염 - 니켈 , 산화니켈Ⅱ 등을
질산에 녹인 용액에서 각각의
온도에서 수화염 석출
기구 및 시약
실 험 방 법
( 조건 ) - 모든 실험은 25℃ 에서 수행 - 이온교환 수지는 sulfone 형 강산성 양이온 교환수지 사용
① 8 개의 100mL 삼각플라스크에 건조된 수지 1g 씩 담기 .
② Ni(NO3)2•6H20 1M 용액 200mL 만들기 .
③ 증류수로 희석하여 0.01M, 0.02M, 0.05M, 0.06M, 0.08M, 0.1M, 0.2M, 0.5M Ni(NO3)2 용액 준비 .
④ 수지가 들어있는 각 플라스크에 용액 넣고 교반 .
⑤ 2 시간 후 교반을 멈추고 상등액을 걸러 시험관에 담기 .
⑥ 상등액 5mL 새로운 시험관에 옮겨 Citam 시약 5mL 을 가하여 혼합 .
실 험 방 법
⑦ UV spectrophotometer 620nm 에서 흡광도 측정 .
⑧ 흡광도 standard curve 로부터 액상의 Nikel 농도 결정 .
⑨ 최초 존재하던 용액으로부터 수지에 흡착된 Nikel 농도 계산 .
⑩ 등온선 (q VS. C) plot.
⑪ 1/q VS, C0/C plot 후 최소 자승법으로 직선화 .
⑫ 식 (4) 에 의해 용량과 K 구하기 .
Recommended