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1、最新可編輯word文檔實(shí)驗(yàn)三:活性炭吸附試驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?)通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步了解活性炭的吸附工藝及性能,并熟悉整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的操 作。(2)掌握用“間歇”法、“連續(xù)流”法確定活性炭處理污水的設(shè)計(jì)參數(shù)的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理活性炭吸附是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用比較多的一種水處理手段。由于活性炭對(duì)水 中大部分污染物都有較好的吸附作用,因此,活性炭吸附應(yīng)用于水處理時(shí)往往具 有出水水質(zhì)穩(wěn)定,適用于多種污水的優(yōu)點(diǎn)?;钚蕴课匠S脕?lái)處理某些工業(yè)廢水, 在有些特殊情況下也用于水處理?;钚蕴课嚼没钚蕴抗腆w表面對(duì)水中一種或多種物質(zhì)的吸附作用,達(dá)到 凈化水質(zhì)的目的?;钚蕴康奈阶饔卯a(chǎn)生于兩個(gè)方面, 一是物理吸附,指的是活 性
2、炭表面的分子受到不平衡的力,而使其他分子吸附于其表面上;另一個(gè)是化學(xué) 吸附,指活性炭與被吸附物質(zhì)之間的化學(xué)作用。 活性炭的吸附是上述兩種吸附綜 合作用的結(jié)果。當(dāng)活性炭在溶液中的吸附和解析處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)時(shí), 成為吸附 平衡,此時(shí),被吸附的物質(zhì)的溶液中的濃度和再活性炭表面的濃度均不再變化, 而此時(shí)被吸附的物質(zhì)在溶液中的濃度成為平衡濃度, 活性炭的吸附能力以吸附容 量q表示,即:V(Co C)M式中q 活性炭吸附量,即單位質(zhì)量的吸附劑所吸附的物質(zhì)量( g/g);V污水體積(I);C 0,C分別為吸附前原水及吸附平衡時(shí)污水中的物質(zhì)的質(zhì)量濃度(g/i);M活性炭投加量(g)。在溫度一定的條件下,活性炭
3、的吸附量q與吸附平衡時(shí)的質(zhì)量濃度C之間關(guān) 系曲線稱為吸附等溫線。在水處理工藝中,通常用 Freu ndlich吸附等溫線來(lái)表 示活性炭吸附性能。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為:*C式中 K 與吸附比表面積、溫度有關(guān)的系數(shù);n與溫度有關(guān)的常數(shù);q ,C同前。K,n求法是通過(guò)間歇式活性炭吸附實(shí)驗(yàn)測(cè)得 q,c相應(yīng)之值,將上式取對(duì)數(shù) 后變換為下式:1lg q = D lg K Tg cn丄,截距為Kon故在工程應(yīng)用中多采用連續(xù)流將q,c相應(yīng)值繪在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上,所得直線斜率為 由于間歇式靜態(tài)吸附法處理能力低,設(shè)備多,活性炭吸附法,即活性炭吸附法。 對(duì)于連續(xù)流活性炭吸附性能可用 Bohart-Adam關(guān)系式表達(dá),即:C0
4、KN0DIn 才-1 =1 nexp(J)_1_KCtCVNoCoVD丄 ln(CKN。 Cb式中t 工作時(shí)間(h);v流速(m/h);d活性炭層厚度(m ;K流速常數(shù)m3/(mg h);N o吸附容量,即達(dá)到飽和時(shí)被吸附物質(zhì)的吸附量(mg/l);Co入流溶質(zhì)濃度mol/m3;Cb允許流出溶質(zhì)濃度mol/mj。在工作時(shí)間為零的時(shí)候能保持出流溶質(zhì)濃度不超過(guò)CB的炭層理論濃度稱為活性炭層的臨界深度。其值可根據(jù)上述方程當(dāng)t=0時(shí)進(jìn)行計(jì)算,即:DoT二、實(shí)驗(yàn)藥品及儀器1. 藥品2Omg/L亞甲基藍(lán)溶液1L,1OOmg/L的亞甲基藍(lán)貯備液5OOmL粉末活性炭。2. 儀器1OOmL容量瓶1O個(gè),5OOmL
5、錐形瓶5個(gè),比色皿2個(gè),分光光度計(jì)(上海舜 宇恒平科學(xué)儀器公司,722型),電子天平。四、實(shí)驗(yàn)操作及步驟1. 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制及標(biāo)線的繪制(1) 取5個(gè)1OOmL容量瓶,分別用自來(lái)水和蒸餾洗凈,分別為容量瓶依次 貼上標(biāo)有O.5mL、1mL 2mL 5mL 1OmL的標(biāo)簽;(2) 分別用移液管量取O.5mL、1mL 2mL 5mL 1OmL的貯備液放入對(duì)應(yīng)的 容量瓶?jī)?nèi),并加蒸餾水稀釋至1OOmL即容量瓶刻線處。然后上下顛倒震蕩 23 次,使溶液混勻;(3) 打開(kāi)分光光度計(jì),按“模式”按鈕,選擇吸光度測(cè)量模式,并調(diào)整光 源波長(zhǎng)為665nm將蒸餾水加入比色皿中放入分光光度計(jì)內(nèi),按調(diào)零鍵將吸光度 值歸零
6、。(4) 按O.5mL、1mL 2mL 5mL 1OmL的順序依次測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度, 記錄結(jié)果。(5) 計(jì)算出上述溶液的濃度,并以濃度為橫坐標(biāo),吸光度為縱坐標(biāo),繪制 標(biāo)線。2. 吸附實(shí)驗(yàn)(1)取潔凈干燥的5個(gè)5OOmL錐形瓶,分別貼上標(biāo)有“空白”、“5Omg、“1OOmg、“ 150mg、“200mg字樣的標(biāo)簽。(2)在電子天平上依次稱量 50mg 100mg 150mg 200mg舌性炭粉末加入 對(duì)應(yīng)的錐形瓶中。(3)分別向錐形瓶中加入20mg/L的亞甲基藍(lán)溶液200mL,然后震蕩30min, 再靜置10mi n;(4)取5個(gè)潔凈的100mL的容量瓶,分別貼上標(biāo)有“空白、“50mg、“
7、100mg “ 150mg、“200mg字樣的標(biāo)簽。取吸附后的溶液各 10mL與對(duì)應(yīng)的容量瓶中,用蒸餾水稀釋到100mL(5)按200 mg、150 mg、100 mg、50 mg、空白的順序測(cè)量稀釋后的溶液 的吸光度,并記錄。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果整理1. 標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的計(jì)算以加了 0.5mL的標(biāo)準(zhǔn)亞甲基藍(lán)溶液(100mg/L)的密度的計(jì)算過(guò)程為例,計(jì) 算P 1。n 0.5mL 漢 100mg / L 0.5mg/ L1000 7.1L同理,可得其余四瓶溶液的密濃度,將結(jié)果填于表1。2. 將測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度填入表1。表1標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度和吸光度編號(hào)加標(biāo)量/mL濃度mg/L吸光度10.50.5
8、0.1092110.2413220.4674551.097510101.7413.根據(jù)表1的數(shù)據(jù)繪制標(biāo)線,如圖1,因?yàn)閷⒌谖褰M數(shù)據(jù)吸光度2X 0.8,且列入 計(jì)算時(shí),達(dá)不到 氏0.999的要求,故舍去第五組數(shù)據(jù)。P /(mg/L)圖1標(biāo)線4.活性炭吸附后溶液的吸光度如下表,根據(jù)吸光度查圖1,或根據(jù)圖1中的公式計(jì)算稀釋10倍后溶液的濃度,并計(jì)算出稀釋前溶液的濃度(稀釋后溶液的濃度 X 10)和活性炭吸附后COD勺去除率,結(jié)果見(jiàn)表2。表2吸附結(jié)果記錄表編號(hào)活性炭投加量/mg吸光度稀釋后的 濃度/( mg/L)稀釋前濃 度/( mg/L)原溶液濃 度濃度/( mg/L)CODfe 除率/%10:0.5891.99019.9020 :0.5250P 0.3611.20712.
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