活性炭吸附试验报告.docx
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活性炭吸附试验报告
华南师大学实验报告
学生学号
专业环境工程年级、班级2021级环境工程
课程名称水污染控制工程实验实验工程活性炭吸附实验
实验类型综合实验时间2021年3月25日
实验指导教师王熙教师实验评分
一、实验原理
1、活性炭处理工艺是运用吸附的方法来去除异味、某些离子以及难以进展生物降解的有机污染物。
在吸附过程中，活性炭比外表积起着主要作用。
同时，被吸附物质在溶剂中的溶解度也直接影响吸附的速度。
此外，pH的上下、温度的变化和被吸附物质的分散程度也对吸附速度有一定影响。
活性炭对水中所含杂质的吸附既有物理吸附现象，也有化学吸着作用。
有一些被吸附物质先在活性炭外表上积聚浓缩，继而进入固体晶格原子或分子之间被吸附，还有一些特殊物质那么与活性炭分子结合而被吸着。
当活性炭对水中所含杂质吸附时，水中的溶解性杂质在活性炭外表积聚而被吸附，同时也有一些被吸附物质由于分子的运动而离开活性炭外表，重新进入水中即同时发生解吸现象。
当吸附和解吸处于动态平衡状态时，称为吸附平衡。
这时活性炭和水（即固相和液相）之间的溶质浓度，具有一定的分布比值。
如果在一定压力和温度条件下，用m克活性炭吸附溶液中的溶质，被吸附的溶质为x毫克，那么单位重量的活性炭吸附溶质的数量qe，即吸附容量可按下式计算:
qe=x/m
（1）
qe的大小除了决定于活性炭的品种之外，还与被吸附物质的性质、浓度、水的温度及pH值有关。
一般说来，当被吸附的物质能够与活性炭发生结合反响、被吸附物质又不容易溶解于水而受到水的排斥作用，且活性炭对被吸附物质的亲和作用力强、被吸附物质的浓度又较大时，qe值就比较大。
描述吸附容量qe与吸附平衡时溶液浓度C的关系有Langmuir、BET和Fruendlieh吸附等温式。
在水和污水处理常用Fruendlich表达式来比较不同温度和不同溶液浓度时的活性
炭的吸附容量，即
qe=KC1/n〔2〕
式中：
qe——吸附容量（mg/g）；
K——与吸附比外表积、温度有关的系数；
n——与温度有关的常数，n>1；
C——吸附平衡时的溶液浓度（mg/L）。
这是一个经历公式，通常用图解方法求出K，n的值．为了方便易解，往往将式
（2）变换成线性对数关系式
Lgqe=lg（C0-C/m）=lgK+lgC/n（3）
式中：
C0——水中被吸附物质原始浓度（mg/L）；
C——被吸附物质的平衡浓度（mg/L）；
m——活性炭投加量（g/L）。
2、穿透曲线：
又称透过曲线。
吸附中流体通过吸附床层，流出物中吸附质浓度随时间变化的曲线。
二、实验步骤
1、画出标准曲线
①配置20mg/L的亚甲蓝溶液。
②用分光光度计得出吸收与波长的关系。
③确定产生最大吸收时的波长（给出最大吸收波长665nm）。
④将配置好的亚甲兰稀释，取0ml、2ml、6ml、10ml、14ml、18ml、22ml的10mg/L
⑤亚甲蓝，用比色管定容到25ml，用分光光度计从3所得波长测得吸光度。
⑥画出吸收量与亚甲兰浓度〔克分子/升〕的关系曲线，即标准曲线。
2、吸附等温线间歇式吸附实验步骤
①分别依次称量25mg、50mg、75mg、100mg、125mg、150mg活性炭粉末、活性炭颗粒参加锥形瓶中。
②分别向锥形瓶中参加20mg/L的亚甲基橙溶液200mL，然后震荡30min，再静置10min；
③取锥形瓶中的上层清液于100mL容量瓶中定容，分别测其吸光度并记录。
并比较活性炭粉末与活性炭颗粒的处理效果。
3、颗粒活性炭穿透曲线的实验：
①配置1L的20mg/L的亚甲基蓝溶液，备用。
②固定床的制作:
分别向两根酸性滴定管中填充颗粒状活性炭至刻度为35,25处，用去离子水清洗干净后浸泡一段时间。
将滴定管中的水排出，同时调节旋钮控制液体流出的速度，控制在8~9ml/min后固定。
③向滴定管中连续性不断注入配置好的亚甲基蓝溶液，排出滴定管中的气泡，再调节速度后用烧杯接流出的液体，每隔十分钟取一个样测其吸光度并记录（假设浓度太高，那么稀释一定倍数后再测）。
④待滴定管流出液体的浓度为原浓度的90%时，即固定床被穿透。
三、实验装置设备与材料
分光光度计、分析天平、量筒、烧杯、容量瓶、
酸式滴定管、玻璃棒、研钵、颗粒活性炭、振荡器、
四、实验数据记录与结果
原溶液亚甲基蓝的浓度：
20mg/L
1、亚甲基蓝溶液标准曲线的绘制：
数据记录表：
用量mL
0.5
1
2
5
10
15
浓度mg/L
0.01
0.02
0.04
0.1
0.2
0.3
吸光度
0.016
0.086
0.121
0.347
0.737
1.147
亚甲基蓝标准曲线：
2、颗粒与粉末活性炭用间歇法吸附的比照实验：
颗粒C质量g
吸光度
浓度mg/L
lgC
c0-c
c0-c/m
lgco-c/m
2
1.018
0.269946
-0.56872
19.73005
9.865027
0.9940983
3
0.78
0.208093
-0.68174
19.79191
6.597302
0.8193664
4
0.371
0.101798
-0.99226
19.8982
4.97455
0.6967538
5
0.216
0.061516
-1.21101
19.93848
3.987697
0.6007221
6
0.031
0.013436
-1.87172
19.98656
3.331094
0.5225869
7
0.011
0.008238
-2.08415
19.99176
2.855966
0.455753
10
0.002
0.005899
-2.22919
19.9941
1.99941
0.3009019
3、固定床活性炭高度比较实验
27ml的活性炭固定床
时间T/min
10
15
20
25
30
35
40
吸光度
0.290
0.168
0.209
0.199
0.276
0.230
0.280
浓度mg/L
0.081
0.049
0.060
0.057
0.077
0.065
0.078
时间T/min
45
50
55
60
65
70
80
吸光度
0.292
0.305
0.339
0.500
0.662
0.690
0.680
浓度mg/L
0.081
0.085
0.093
0.135
0.177
0.185
0.182
时间T/min
90
100
110
120
130
140
150
吸光度
0.715
0.715
0.761
0.799
0.824
0.829
0.852
浓度mg/L
0.191
0.191
0.203
0.213
0.220
0.221
0.227
时间T/min
160
170
180
190
200
210
220
吸光度
0.947
0.923
0.979
0.975
0.966
0.989
0.966
浓度mg/L
0.251
0.245
0.260
0.259
0.256
0.262
0.256
16ml的活性炭固定床
时间
10
15
20
25
30
35
40
吸光度
0.429
0.676
0.798
0.933
0.970
0.995
1.126
浓度mg/L
0.117
0.181
0.213
0.248
0.257
0.264
0.298
时间
45
50
55
65
75
85
95
吸光度
1.014
0.994
1.178
1.194
1.396
1.438
1.398
浓度mg/L
0.269
0.264
0.312
0.316
0.368
0.379
0.369
时间
105
115
125
135
145
155
165
吸光度
1.480
1.522
1.596
1.640
1.724
1.800
1.854
浓度mg/L
0.390
0.401
0.420
0.432
0.453
0.473
0.487
时间
175
185
195
205
215
吸光度
1.892
1.892
1.870
1.888
1.866
浓度mg/L
0.497
0.497
0.491
0.496
0.490
五、总结与反思
1、即使同样活性炭颗粒，不同生产厂商不同批次不同日期等等原因的话，吸附效果也会大不一样。
实验时应用同一包装中的活性炭颗粒，保证其准确性。
2、本实验中得出的穿透曲线穿透区间不明显，而且去除率不高，可能由于亚甲基蓝原溶液浓度过高或者过滤速率过快导致。
以后在工程应用中控制污染物浓度一般会比较困难，因此控制适当过滤速率显得尤为重要。
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