硅藻土吸附实验方案

改性硅藻土对印染（或其它）废水的吸附研究

实验方案

一、实验所需主要材料

1、吸附材料

天然硅藻土

改性剂：十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、脂肪醇聚氧乙烯醚（如平平加SA-20、平平加A-20、平平加O-20等）等表面活性剂。其它：如聚丙烯酰胺、氢氧化镁、碳酸钙等

2、模拟废水

印染废水：甲基橙、亚甲基蓝、酸性品红、活性红、活性艳红X-3B、直接酸性大红4BS、活性黄KD-3G、分散红S-R、酸性黑ATT、硫化黑BRN、阳离子橙染料等（考虑选择危害大、难降解的染料）

其它：如苯酚、硝基苯、苯胺、金属（如六价铬等）废水（前提是容易检测）

二、主要研究内容

研究天然硅藻土和改性硅藻土对废水吸附的影响主要因素，如吸附剂的用量、初始pH值、温度、废水初始浓度等，考察去除率与上述影响因素的关系。

研究相应的吸附动力学模型；吸附等温式；吸附热力学规律。

初步探讨吸附机理和规律。

三、实验内容

1、改性硅藻土的制备（参考相关文献）

模拟印染废水的配制：一般为100mg/L左右

2、废水浓度测定方法的确定（以印染废水为例）

①测定其PH值（pH计）

②确定最大吸收波长（查阅文献或通过实验得出）

③绘制标准曲线

3、研究天然硅藻土及改性硅藻土吸附印染废水的影响因素，初定最佳条件

分别考察印染废水的脱色率（吸附率）、吸附量与吸附剂的用量、吸附时间、初始pH值、温度、印染废水的初始浓度等的关系。

吸附率＝[(C0-C e) / C0]×100%

吸附量Q e＝（C0-C e）V/，mg/ g

C0：印染废水初始浓度mg/L；C e：印染废水平衡浓度mg/L；

V：印染废水体积L；m：吸附剂用量，g

图例

根据以上条件确定吸附的最佳条件（可能和话，设计正交实验来确定）

4、改性硅藻土对染料吸附机理的研究（硅藻土对印染废水的等温吸附模型）取一系列浓度(根据具体情况而定，如：20、40、60、80、100、120、140、160、180、200 mg/L) 的模拟印染废水50 mL，加入适量改性硅藻土，在25 ℃时振荡吸附一定时间后，按前面方法测其吸光度，并计算吸附量，以吸附量Qe( mg/g) 对平衡浓度Ce( mg/L) 做图，得到等温吸附曲线。

列表及作图如下：

表 改性硅藻土对印染废水的平衡吸附量

硅藻土投加量/g

Cr(VI)初始浓度

/(mg/L)

平衡浓度 /(mg/L)

平衡吸附容量 /(mg/g)

. . . . . . . . . . . .

图：改性硅藻土对…染料的吸附等温线

采用 Langmuir 及 Freundlich 吸附模型进行拟合 ①Langmuir 等温吸附模型

q

q

K q

m

e

m

L

e

e

c c +

=

1

或：

q

C

q K q

m

e

m

L

e

1

1

1

1

+

⋅

=

（Langmuir 吸附等温式的拟合式）

②Freundlich 等温吸附模型

K C q F e e n

lg lg 1

lg += (Freundlich 吸附等温式的拟合式)

以lgQ e 对lgc e 作图如下所示：

比较两种等温吸附模型的合理性（一般根据图的线性加以判断）并加以分析。

5、改性硅藻土对染料吸附动力学的研究

通常情况下,吸附动力学可用拟一级速率方程、拟二级速率方程和内扩散速率方程进行拟合。

Lagergren 拟一级速率方程的最常用形式： ln(q e -q t ) = lnq e - k 1t

式中，q t 为 t 时刻的吸附量（mg/g ）；q e 为平衡吸附量（mg/g ）；k 1为准一级反应吸附平衡速率常数（1/min ）。

Lagergren 拟二级速率方程的最常用形式：

q

q k q e

t

t

e

t

+

=

221

或：令H=k 2q e 2，则t/q t = 1/H + t/q e

式中，k 1为准一级反应吸附平衡速率常数（1/min ）。H 为初始吸附速率[mg/(g ·min)]。

分别作ln(q e -q t ) ~ t 及t/q t ~ t 图，判断吸附过程可用一级还是二级速率方程拟合。