实验二 吸附实验

实验二 活性炭吸附实验

一、实验目的

(1)通过实验进一步了解活性碳的吸附工艺及性能。

(2)掌握用间歇法确定活性炭活性炭处理污水的设计参数的方法。

二、 实验原理

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行生物降解的有机污染物。在吸附过程中，活性炭比表面积起着主要作用。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 的高低、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表面上积聚浓缩，继而进入固体晶格原子或分子之间被吸附，还有一些特殊物质则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表面积聚而被吸附，同时也有一些被吸附物质由于分子的运动而离开活性炭表面，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，则单位重量的活性炭吸附溶质的数量q e ，即吸附容量可按下式计算

m

x

q e =

(1) ）（C -C V X 0=

式中：qe ——吸附容量（mg/g ） C ——吸附平衡浓度（mg/L ） C 0 ——吸附质初始浓度（mg/L ） V ——水样体积（ml ）

q e 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应、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，q e 值就比较大。

描述吸附容量q e 与吸附平衡时溶液浓度C 的关系有Langmuir 、BET 和Fruendlieh 吸附等温式。在水和污水处理中通常用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

n

1e KC q = (2) 式中：q e ——吸附容量(mg/g)；

C ——吸附平衡时的溶液浓度(mg/L)；

K ，n ——与溶液的温度、pH 值以及吸附剂和被吸附剂物质的性质有

关的常数。

K ，n 的求法： (2)式为一个经验公式，通常用图解方法求出K ，n 的值．为了方便易解，多将式(2)取对数变形，即：

lgC n

1

lgK lgq e += (3)

当qe 、C 相应值点绘在双对数坐标纸上，所得直线斜率为1/n ，截距为K 。

三 、实验装置与设备

(一)实验装置

因时间关系，本实验采用间歇性吸附实验操作方法，采用三角烧杯内装入活性炭和水样进行振荡方法。

(二)实验设备及仪器仪表 1．振荡器1 台

2．pH 计（或精密pH 试纸） 3．粉末装活性炭 4．500mL 三角甁 5．亚甲基蓝溶液 6．250mL 量筒 7．分析天平

8．温度计 刻度0～100℃ 9．分光光度计 10. 称量纸 11. 100mL 容量瓶

四、实验步骤

(一) 绘制亚甲基蓝标准曲线

用移液管分别吸取浓度为100mg/L亚甲基蓝标准溶液5、10、20、30、40mL 于100mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至100mL刻度处，摇匀，以蒸馏水为参比，在波长470nm处，用1cm比色皿测定吸光度，绘出标准曲线。

(二) 吸附动力学实验

1.测定一定浓度亚甲基蓝原水水样温度、pH值、吸光度。

2.用称量纸准确称量60mg粉末活性炭分别置于8个500mL三角瓶内。

3.用量筒分别准确量取200mL原水倒入上述三角瓶内，再置于振荡器上(120rmin,25℃)，并开始计时。

4.在5、10、20、30、50、70、90、120min时各从振荡器上取出一个三角瓶，并立即用注射针筒和滤膜过滤活性炭，取滤出液测定吸光度，并根据亚甲基蓝标准曲线换算浓度并记录。

5.绘制C-t曲线，分析达到吸附平衡的时间。

(三) 吸附等温线实验

1.准确称量10、20、30、40、50、60mg活性炭分别置于500mL三角瓶内。

2.用量筒分别准确量取200mL原水倒入上述三角瓶内，将三角瓶置于振荡器上，并同时计时。

3.根据吸附动力学实验所确定的达到吸附平衡的时间进行振荡（为缩短实验时间，这里取1h）后停止振荡，每个三角瓶中溶液用注射针筒和滤膜过滤活性炭，取滤出液测定吸光度，并根据亚甲基蓝标准曲线换算浓度并记录。

4.以lgq e为纵坐标，lgC为横坐标绘制Fruendlich吸附等温线。

5.从吸附等温线上求出K和n，代入（2）式，求出Fruendlich吸附等温式。

五、注意事项

1.注意正确操作分光光度计。

2.原水吸光度需经滤膜滤过后测定。

3.准确称取活性炭、准确量取原水，以减少实验误差。

4.做吸附动力学实验时，为减少实验误差，在每一个三角瓶内加完水样后立即放入振荡器，并同时计时。

六、实验结果整理

1.基本参数

原水水样吸光度_____________，pH_____________，温度____________

2.吸附动力学实验记录

吸附平衡时间：____________.吸附容量_______________

3.吸附等温线实验记录

七、实验结果讨论

1.活性碳投加量对于吸附平衡浓度的测定有什么影响，该如何控制

2.实验结果受哪些因素影响较大，该如何控制

3.吸附等温线有什么现实意义