活性炭吸附试验报告

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qe，即吸附容量可按下式计算:

q e=x/m(1) 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

q e=KC1/n （2）式中：q e——吸附容量(mg/g)；

K——与吸附比表面积、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)。

这是一个经验公式，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

Lgq e=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、活性炭颗粒加入锥形瓶中。

②分别向锥形瓶中加入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(若浓度太高，则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：

亚甲基蓝标准曲线：

2、颗粒与粉末活性炭用间歇法吸附的对比实验：

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 -0.6817

4 19.79191 6.597302 0.8193664

4 0.371 0.101798 -0.99226 19.8982 4.9745

5 0.6967538

5 0.21

6 0.061516 -1.21101 19.93848 3.98769

7 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