试验八厌氧消化试验

实验七 空气扩散系统中氧的总转移系数的测定

一、实验目的

1、掌握空气扩散系统中氧的总转移系数的测定方法；

2、加深对双膜理论机理的认识及其影响因素。

二、实验原理

氧向液体的转移是污水生物处理的重要过程。空气中的氧向水中转移，通常以双膜理论作为理论基础。双膜理论认为，当气液两相作相对运动时，其接触界面两侧分别存在气膜和液膜。气膜和液膜均属层流，氧的转移就是在气液双膜进行分子扩散和在膜外进行对流扩散的过程。由于对流扩散的阻力小得多，因此传质的阻力主要集中在双膜上。在气膜中存在着氧的分压梯度，在液膜中存在着氧的浓度梯度，这就是氧转移的推动力。对于难溶解的氧来说转移的决定性阻力又集中在液膜上，因此通过液膜是氧转移过程的限制步骤，通过液膜的转移速率便是氧扩散转移全过程的控制速度。氧向液体的转移速率可由下式表达：

)(C C K d d s La t

c

-= 式中 C s —氧的饱和浓度，mg/L ； C —氧的实际浓度，mg/L ； K La —氧的总转移系数，h -1 积分得：lg （

C

C C C s s --0）=t K

La 3.2

式中 C o —t=0时液体溶解氧浓度，mg/L 。

三、实验装置和试剂

1、实验装置

实验装置包括玻璃水槽、电动搅拌器、温度控制仪、曝气装置、溶解氧瓶，实验装置见图1。

图1 空气扩散系数中氧的总转移系数的测定装置图

（1—空压机；2—温式流量计；3—电机；4—扩散器；

5—反应器；6—取样管；7—7151DM 型控温）

2、实验试剂

（1）Na 2SO 3饱和溶液 （2）1%的CoCl 2·6H 2O 溶液 （3）0.1mol/L 碘溶液 （4）0.025mol/LNa 2S 2O 3

四、实验步骤

1、缸内注满清水；

2、调整温度，本试验采用15、20、25、30℃；

根据测定实验温度，开动搅拌器和控温仪，使水温稳定于实验要求的温度； 3、开空气压缩机调整空气流量，调到1L/min~1.5L/min ，调好后关空压机； 4、加入Na 2SO 3和CoCl 2·6H 2O 溶液：

加入8mL 的Na 2SO 3和12mL 的CoCl 2·6H 2O ，在加上述溶液后轻轻用玻璃棒搅拌均匀，观察清水中的氧是否脱除，当其中的氧被脱除(DO=0)后开始下步实验。并注意取样方法；

5、打开空气压缩机开始试验

在空压机开始时要记下空气量，先记下湿式气体流量计的读数，然后开始取样，取样时间为2min 、4 min 、6 min 、8 min 、10 min 、12 min 、14 min

，这样便可测定出

不同时间的溶解氧量。

五、实验结果及计算

1、根据实验数据，计算氧的总转移系数K La ；

2、分析影响氧的总转移系数大小的因素有哪些？

附录 溶解氧的测定方法（碘量法）

一、实验原理

水样中加入MnSO 4 和碱性KI 生成Mn （OH ）2沉淀，Mn （OH ）2 极不稳定，与水中溶解氧反应生成碱性氧化锰MnO （OH ）2棕色沉淀，将溶解氧固定（DO 将Mn 2＋

氧化为Mn 4＋

）

MnSO 4+2NaOH=Mn （OH ）2↓+Na 2SO 4，2Mn （OH ）2+O 2=2MnO （OH ）2↓（棕），再加入浓H 2SO 4，使沉淀溶解，同时Mn 4+被溶液中KI 的I - 还原为Mn 2+ 而析出I 2 ，即：

MnO （OH ）2+2H 2SO 4+2KI=MnSO 4+I 2+K 2SO 4 +3H 2O ，最后用Na 2S 2O 3标液滴定I 2，以确定DO ，2Na 2S 2O 3 +I 2 =Na 2S 4O 6 +2NaI 。

二、实验试剂

MnSO 4溶液；称 480gMnSO 4 ·4H 2O 或360gMnSO 4·H 2O 溶液水，用水、稀释至 1000mL ，此液加入酸化过的KI 溶液中，遇淀粉不变蓝。

碱性KI 溶液：称500g NaOH 溶于300~400mL 水中，另称取150g KI(或135gNaI) 溶于200mL 水中，待NaOH 冷却后，将两溶液合并、混匀用水稀释到1000mL 如有沉淀，放置过夜，倾出上清液，贮于棕色瓶中，用橡皮塞塞紧，避光保存，此溶液酸化后，遇淀粉不变蓝。

1%（m/v ）淀粉溶液：称取1g 可溶性淀粉，用少量水调成糊状，用刚煮沸的水冲稀到1000mL. 0.02500mol/L(1/6K 2Cr 2O 7）：称取于105~1100C 烘干2h 并冷却的K 2Cr 2O 7 1.2259g 溶于水，移入1000 mL 容量瓶，稀释至刻度。

0.0125mol/L Na 2S 2O 3溶液：称取3.1g Na 2S 2O 3 5H 2O 溶于煮沸放冷的水中，加入0.1Na 2CO 3

用水稀至1000 mL ，贮于棕色瓶中。使用前用0.02500mol/LK 2Cr 2O 7标定，于250mL 碘量瓶中，加入100mL 水和1g KI ，加入10.00 mL0.02500mol/LK 2Cr 2O 7标液，8mL(1+5) H 2SO 4溶液密塞，摇匀，于暗处静置5min ，用待标定的Na 2S 2O 3 溶液滴定至溶液呈淡黄色，加入1 mL 淀粉，继续滴定至蓝色刚好褪去。

Na 2S 2O 3浓度 =

体积

消耗32202500

.000.10O S Na

三、测定步骤

1、用移液管插入瓶内液面以下加入1mLMnSO4和2mL碱性KI溶液，有沉淀生成。

2、颠倒摇动溶解氧瓶，使沉淀完全混合，静置等沉淀降至瓶底。

3、加入2mL浓H2SO4盖紧，颠倒摇动均匀，待沉淀全部溶解后（不溶则多加浓H2SO4）至暗处五分钟。

4、用移液管取100.0 mL静置后的水样于250mL碘量瓶中，用0.0125 mol/L Na2S2O3，滴定至微黄色，再加入1mL淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚好褪去为止，记下Na2S2O3的耗用量，V(mL)

5、计算：

溶解氧(O2 mg/L) =

1001000

8⨯

⨯

CV

式中：C——硫代硫酸钠溶液的浓度，mol/L；

V——滴定时消耗硫代硫酸钠溶液的体积，mL。