2015-10-13
1260
Адсорбционной активностью силикагеля по отношению к ароматике принято называть количество бензола, которое могут адсорбировать и удержать
100 г силикагеля из смеси, состоящей из 10% бензола и 90% н-гептана (по объему). Расчет производится по формуле:
, 
,
где а1 - активность 100 г силикагеля, выраженная в мл бензола;
а2 - активность 100 г силикагеля, выраженная в г бензола;
m - количество выделившегося чистого н-гептана в мл;
n - содержание бензола в объемных процентах в исходной смеси;
g - количество взятого силикагеля в г;
d420 - плотность бензола, равная 0,879.
Для определения активности силикагеля в качестве адсорбционной колонки применяется стеклянная трубка с внутренним диаметром 10 мм, высотой около 30 см, снизу оттянутая на конус и помещенная в муфту для того, чтобы охлаждать силикагель проточной водой (рис. 2). В колонку сначала помещают одно крупное зерно силикагеля, которое не проходит через оттянутый конец, а затем насыпают 10 г (навеска берется с точностью 0,1 г) силикагеля определенных промышленных марок (например КСМ или ШСМ).
|
|
|
Рис. 2
|
При насыпании в трубку силикагель уплотняют, равномерно постукивая по трубке снизу вверх стеклянной палочкой, одетой в каучуковую трубку, при одновременном вращении трубки до тех пор, пока верхний уровень силикагеля не перестанет опускаться. Поверх силикагеля помещают кружок из фильтровальной бумаги, что предотвращает взмучивание силикагеля при последующем наливании жидкости. После наполнения силикагелем колонку закрывают сверху корковой пробкой, а снизу каучуковой трубкой, закрытой с другой стороны стеклянной палочкой, колонку помещают в рубашку, после чего весь прибор устанавливают на штативе строго вертикально по отвесу и в рубашку пускают водопроводную воду. В жаркое время года водопроводную воду предварительно охлаждают, пропуская ее через змеевик, погруженный в смесь льда и воды.
По охлаждении силикагеля открывают верхнюю пробку, затем снимают каучук с нижней части колонки и с помощью воронки с длинной ножкой наливают 20 мл смеси, состоящей из 10 % (по объему) бензола и 90 % н-гептана. Состав этой смеси предварительно проверяют по показателю преломления (табл. 4).
Затем под колонку подставляют небольшой мерный цилиндр на 10 - 15 мл. Скорость фильтрации смеси обычно составляет около 20 мл в час, что соответствует скорости стекания одной капли за 3-4 с при величене капли, равной 0,02 мл.
Необходимо тщательно следить за фильтрацией смеси через силикагель и после того, как вся смесь поглотится, насыпать дополнительно слой свежего силикагеля высотой 1-2 см, Затем прилить 3-4 мл чистого этилового спирта. Как только спирт поглотится силикагелем, обычно обозначается четкая граница в виде желтого кольца между углеводородным слоем и спиртом. По мере вытеснения углеводородов спиртом кольцо опускается вниз. Если колонка плохо набита, то кольцо принимает неправильную форму и могут появиться разрывы в слое силикагеля. Такие опыты следует считать бракованными.
|
|
|
После того как спирт впитается в силикагель, наливают 20 - 30 мл дистиллированной воды.
Таблица 4
Определение содержания бензола в смеси бензол и н-гептан по показателю преломления (в объемных процентах)
| Содержание бензола | nD20 | Содержание бензола | nD20 | Содержание бензола | nD20 |
| 0,0 | 1,3878 | 35,0 | 1,4242 | 70,0 | 1,4638 |
| 5,0 | 1,3927 | 40,0 | 1,4296 | 75,0 | 1,4697 |
| 10,0 | 1,3977 | 45,0 | 1,4352 | 80,0 | 1,4788 |
| 15,0 | 1,4029 | 50,0 | 1,4408 | 85,0 | 1,4819 |
| 20,0 | 1,4081 | 55,0 | 1,4462 | 90,0 | 1,4881 |
| 25,0 | 1,4132 | 60,0 | 1,4520 | 95,0 | 1,4946 |
| 30,0 | 1,4187 | 65,0 | 1,4578 | 100,0 | 1,5010 |
Чистоту выделяющегося н-гептана можно проверить по показателю преломления. Появление бензола в фильтрате устанавливают по диффузионным струйкам, которые появляются при попадании капли, содержащей бензол, в чистый н-гептан. Иногда удается заметить появление струек даже в самой капле. Следуюшую каплю проверяют также на формолитовую реакцию. Для этого пробирку ополаскивают формалином, затем в нее наливают около 0,5 мл концентрированной серной кислоты и к полученному реагенту прибавляют одну каплю испытуемой смеси углеводородов. В присутствии даже следов бензола (или других ароматических углеводородов) смесь серной кислоты с формалином окрашивается в красный цвет. При большем содержании ароматических углеводородов выпадает красный осадок, цвет которого в дальнейшем переходит в черный.
Объем выделившегося чистого н-гептана определяют по количеству жидкости в мерном цилиндре в момент появления диффузионных струек. Для расчета к этому количеству следует прибавить количество н-гептана, ранее израсходованное на различные определения (показатель преломления, формолитовая реакция и т.п.).
Ошибка в отсчете объема собранного чистого н-гептана на ±0,1 мл или ошибка при взвешивании 10 г силикагеля на ±0,1 г ведет к ошибке в определении адсорбционной активности того же порядка.
Опыт считается законченным после вымывания смеси углеводородов вытекающим спиртом (4 - 5 мл).
Данные полученные при определении активности силикагеля заносятся в табл. 5.
Таблица 5
Определение активности силикагеля
| Отсчет, мл | Время отсчета | Скорость стекания 1 капли в секунду | Формолитовая реакция | nD20 | Примечание |
Для регенерации силикагеля колонку вынимают из рубашки и вставляют в трубчатую электропечь. При нагреве до 100 - 120 оС через 3 - 4 часа удаляют большую часть воды, которая уносит с собой оставшиеся следы углеводородов и спирта, так что силикагель легко высыпается из колонки. После этого его прогревают 5 - 6 ч в сушильном шкафу при 150-155 оС, в результате чего он становится вновь пригодным для дальнейших опытов.
