Adsorption of Weak Organic Electrolytes from Aqueous Solution on Activated Carbon. ‐ Effect of pH

Abstract

Abstract Es wird ein physikalisches Modell vorgestellt, um den pH‐Effekt auf das Adsorptionsgleichgewicht schwacher, organischer Säuren oder Basen von verdünnter, wäßriger Lösung an Aktivkohle vorauszuberechnen. Die Oberflächen‐Heterogenität des Adsorbens wird durch das Modell homogener Oberflächenausschnitte (patch‐model) und einer exponentiellen Verteilung der Adsorptionsenergie beschrieben. Die konkurrierende Adsorption dissoziierter und molekularer Sorptivteilchen auf jedem homogenen Oberflächenausschnitt wird mit einer lokalen Langmuir‐Isotherme beschrieben; die ladungsunabhängigen Parameter sind hierbei identisch für beide Teilchenarten. Die Adsorbensoberfläche trägt elektrostatische Ladung entsprechend dem Lösungs‐pH und der Ionenstärke; das resultierende (verschmierte) elektrostatische Oberflächenpotential beeinflußt die Affinität des ionogenen Sorptivs zur Oberfläche. Die Oberflächenladung bei verschiedenen Lösungs‐pH wird durch Titration der Oberfläche mit starken Säuren und Basen ermittelt. Für bestimmte Kombinationen von Sorptiv‐p K , Sorptivkonzentration sowie der Oberflächenladung wird ein Adsorptionsmaximum mit der Wasserstoffionen‐Konzentration erhalten. Für homogene Oberflächen und kleine Oberflächenbedeckungen folgt der Bedeckungsverlauf bei pH‐Änderungen der Dissoziationskurve des Sorptivs. Neue experimentelle Adsorptionsisothermen, bei verschiedenen pH, werden für Benzoesäure und p‐Nitrophenol mitgeteilt. Über einen großen pH‐Bereich wird eine gute Übereinstimmung zwischen berechneten und gemessenen Gleichgewichtswerten erzielt.