活性炭吸附 (2)
活性炭吸附实验报告
活性炭吸附实验1.实验目的本实验用亚甲基蓝（C16H18ClN3S）代替工业废水中有机污染物，采用活性炭吸附法，探究活性炭投放量、吸附时间等因素对活性炭吸附性的影响，探究活性炭处理有机污染水体时的最优工艺参数。
2.实验原理2.1活性炭特性活性炭是水处理吸附法中广泛应用的吸附剂之一，有粒状和粉状两种。
其中粉末活性炭应用于水处理在国内外已有较长的历史。
活性炭是一种暗黑色含炭物质，具有发达的微孔构造和巨大的比表面积。
它化学性质稳定，可耐强酸强碱，具有良好吸附性能，是多孔的疏水性吸附剂。
活性炭最初用于制糖业，后来广泛用于去除受污染水中的有机物和某些无机物。
它几乎可以用含有碳的任何物质做原材料来制造，活性炭在制造过程中，其挥发性有机物被去除，晶格间生成空隙，形成许多形状各异的细孔。
其孔隙占活性炭总体积的 70%～ 80%，每克活性炭的表面积可高达 500 ～ 1700 平方米，但 99.9％都在多孔结构的内部。
活性炭的极大吸附能力即在于它具有这样大的吸附面积[1,2]。
2.2活性炭吸附特征活性炭的孔隙大小分布很宽，从 10-1nm 到104nm 以上，一般按孔径大小分为微孔、过渡孔和大孔。
在吸附过程中，真正决定活性炭吸附能力的是微孔结构。
活性炭的全部比表面几乎都是微孔构成的，粗孔和过渡孔只起着吸附通道作用，但它们的存在和分布在相当程度上影响了吸附和脱附速率。
研究表明，活性炭吸附同时存在着物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。
在活性炭吸附法水处理过程中,利用3种吸附的综合作用达到去除污染物的目的。
对于不同的吸附物质,3种吸附所起的作用不同。
（1）物理吸附分子力产生的吸附称为物理吸附,它的特点是被吸附的分子不是附着在吸附剂表面固定点上,而稍能在界面上作自由移动。
物理吸附可以形成单分子层吸附,又可形成多分子层吸附。
由于分子力的普遍存在, 一种吸附剂可以吸附多种物质,但由于吸附物质不同,吸附量也有所差别。
这种吸附现象与吸附剂的表面积、细孔分布有着密切关系,也和吸附剂表面力有关。
活性炭的吸附原理
活性炭的吸附原理活性炭是一种具有高吸附性能的材料，主要用于水和空气中有机物的吸附。
其吸附原理主要涉及物理吸附和化学吸附两个方面。
1. 物理吸附：活性炭的吸附是基于物理吸附原理进行的。
物理吸附是通过分子间的范德华力吸附或者是电荷相互作用力吸附来实现的。
活性炭具有高度发达的孔隙结构，孔隙大小分布范围广且孔体积大。
这使得活性炭具有大量的微孔和介孔，具有较大的比表面积。
这种结构特点为物理吸附提供了很好的条件。
有机物分子通过扩散进入孔隙中，由于孔内表面吸附作用力的存在，分子会被捕获并停留在孔隙壁上。
物理吸附的过程包括三个主要阶段：传递（transport）、扩散（diffusion）和平衡（equilibrium）。
在传递阶段，有机物分子通过气相或液相传递进入活性炭内部；在扩散阶段，有机物分子沿着孔道扩散到孔壁上，通过范德华力或电荷作用力与活性炭表面相互作用；最终，在平衡阶段，吸附达到动态平衡，吸附物质的吸附量不再随时间的变化而变化。
2. 化学吸附：活性炭的吸附还涉及到化学吸附。
化学吸附是指通过化学键或离子键与吸附剂发生化学反应，从而吸附有机物质。
活性炭上具有丰富的活性官能团，例如羟基、酮基、醛基、羧基等。
这些官能团可以与有机物质中含有的活性基团发生化学键的形式作用，通过化学反应吸附有机物质。
化学吸附的过程涉及到化学键的形成和断裂。
吸附剂表面的活性官能团与有机物分子之间发生化学反应，形成强化学键。
这种吸附方式具有较强的选择性，可以根据有机物分子的特性进行吸附。
总结来说，活性炭的吸附原理主要包括物理吸附和化学吸附。
物理吸附是通过范德华力或电荷作用力实现的，通过活性炭具有的孔隙结构和大比表面积来提供较好的吸附条件。
化学吸附是通过化学键或离子键的形式与有机物质发生化学反应来实现的，借助活性炭上的活性官能团来与有机物质发生作用。
这些吸附机制共同作用，使活性炭具有高效的吸附性能。
活性炭吸附能力的测定
官网地址：活性炭吸附能力的测定1.对0.15%次甲基兰吸附的测定法：(1)所用试剂：①0.15次甲基兰溶液的制备：配制：称取A.R次甲基兰1.8—2g (准确到0.0002g)加水400ml溶解，加热搅拌，静置将上层液过滤，使总量成1000ml充分摇匀。
标定：吸取上述次甲基兰溶液于50ml，于250ml容量并中加入36%醋酸25ml，摇匀，用30m移液管准确加入0.1N碘液30ml；立即大振摇3—4分钟，置于暗处1小时，每隔10分钟摇一次，然后加水至刻度，用干燥滤纸迅速过滤；以100ml移液管吸取滤液100ml (相当本品20ml)于碘价瓶中，以淀粉为指示剂，立即用0.1N硫代硫酸钠溶液滴定至终点，耗用硫代硫酸钠毫升数为V1。
同时以30ml 0.1N碘液依同法作空白试验，滴定耗用硫代硫酸钠毫升数为V2。
计算：0.07478是次甲基兰毫克当量数。
按计算浓度加水调整次甲基兰溶液浓度为0.15%，并重新测定其浓度。
② 3 N盐酸官网地址：③标准次甲基兰对照液：准确移取0.15%次甲基兰溶液1 ml，于100ml 容量并中，加1 ml盐酸，用水稀释至刻度摇匀（储备液），再移取此液1ml，置另一100ml容量瓶中，加水稀至刻度摇匀备用（只限三天）。
(2)测定操作：精确称取在120℃干燥至恒重的炭样0.1g，置100ml三角瓶中，由滴定管加入0.15%次甲基兰溶液（或多或少视活性炭的脱色力而定）及3 N盐酸2滴于30℃的水溶液中振摇5分钟；用干燥滤纸过滤于50ml比色管中，待完全滤干后，滤液与同体积的对照液比较，如色泽相同时，则加入的次甲基兰的毫升数即表示其脱色力。
如滤液较对照液或深或浅时则应重作。
测定误差不得大于0.5ml。
2. 对标准糖液的吸附测定：(1) 标准糖液的制备：称取试剂或口服葡萄糖25 (3g，于1000ml中加入250ml蒸馏水，加热使之全部溶解，直至沸腾，渐渐加入5 g无水碳酸钠，并不断搅拌；加热30分钟后（此沸点约在110℃)分次加入，NH4Cl 5g (每次0.5g约30分钟加完）在不断搅拌下，加热1小时，温度保持在120℃-123℃如果温度达到了125℃时；应在不断搅拌下加少量水使沸点下降，不致因过热而使糖液焦化，作用完毕后，再加50ml溶有5 g无水碳酸钠的溶液徐徐加入糖色液中，不断搅拌，待温度刚刚达到123℃时为止。
活性碳吸附综合实验报告
1 实验目的(1) 通过实验进一步了解活性炭的吸附工艺及性能；(2) 熟悉整个实验过程的操作；(3) 掌握用“间歇法”、“连续流”法确定活性炭处理污水的设计参数的方法；(4) 学会使用一级动力学、二级动力学方程拟合分析，对 PAC 的吸附进行动力学分析研究；(5) 了解活性炭改性的方法以及其影响因素。
2 实验原理2.1 活性炭间隙性吸附实验原理活性炭吸附就是利用活性炭的固体表面对水中一种或多种物质的吸附作用，己达到净化水质的目的。
活性炭的吸附作用产生于两个方面，一是由于活性炭内部分子在各个方向都受到同等大小的力而在表面的分子则受到不平衡的力，这就使其他分子吸附于其表面上，此为物理吸附；另一个是由于活性炭与被吸附物质之间的化学作用，此为化学吸附。
活性炭的吸附是上述两种吸附综合的结果。
当活性炭在溶液中的吸附速度和解吸速度相等时，即单位时间内的活性炭的数量等于解吸的数量时，此时被吸附物质在溶液中的浓度和在活性炭表面的浓度均不在变化，而达到平衡，此时的动平衡称为活性炭吸附平衡而此时被吸附物质在溶液中的浓度称为平衡浓度。
活性炭的吸附能力以吸附量q表示。
式中：q ——活性炭吸附量，即单位重量的吸附剂所吸附的物质量，g/g；V ——污水体积，L；C0、C ——分别为吸附前原水及吸附平衡时污水中的物质浓度，g/L；X ——被吸附物质重量，g；M ——活性炭投加量，g。
在温度一定的条件下，活性炭的吸附量随被吸附物质平衡浓度的提高而提高，两者之间的变化称为吸附等温线，通常费用兰德里希经验公式加以表达。
式中：q ——活性炭吸附量，g/g ；C ——被吸附物质平衡浓度g/L；K、n ——溶液的浓度，pH值以及吸附剂和被吸附物质的性质有关的常数。
K、n值求法如下：通过间歇式活性炭吸附实验测得q、C相应之值，将式取对数后变换为下式：将q、C相应值点绘在双对数坐标纸上，所得直线的斜率为1/n，截距则为K。
此外，还有朗缪尔吸附等温式，它通常用来描述物质在均一表面上的单层吸附，表达式为：由于间歇式静态吸附法处理能力低、设备多，故在工程中多采用连续流活性炭吸附法，即活性炭动态吸附法。
活性炭的作用及相关知识介绍
活性炭的作用及相关知识介绍活性炭是一种经过特殊处理制成的一种多孔性吸附材料。
其原理是利用其丰富的孔道和表面积，吸附各种有机物质和气体，在环境保护、食品饮料、医药卫生等多个领域有着广泛的应用。
本文将详细介绍活性炭的定义和原理、分类、制备过程、应用领域、优缺点以及发展前景。
一、活性炭的定义和原理活性炭是指经过特殊处理制成的一种多孔性吸附材料。
由于其材料孔径范围广、比表面积大、孔隙结构具有多尺度特性等独特性质，使得其在各类有机化学反应和环境污染物治理中得到广泛应用。
活性炭具有吸附，催化，电导等多种性质，可分为吸附型、催化型、电导型等多种类型。
活性炭的原理是利用其丰富的孔道和表面积，吸附各种有机物质和气体。
清洗后的活性炭表面存在着大量的分子间空隙，能够大量吸附、储存及释放细胞壁和宿主细胞内的低分子化合物。
同时，具有强烈的亲水性，使得其在使用过程中与许多接触物质具有良好的亲和性。
二、活性炭的分类根据制备方法和用途不同，活性炭可分为吸附型、催化型、电导型等多种类型，具有不同的物理化学性质和应用范围。
1.吸附型活性炭吸附型活性炭是指利用各种原料，通过炭化和活化等基本工艺制成的多孔性物质。
其吸附能力在净化处理、保护环境、去除恶臭等方面有着广泛的应用。
此外，吸附型活性炭还包括高中温气体吸附型、样品萃取型、富锐型等不同种类。
2.催化型活性炭催化型活性炭是指采用酸碱状构、络合条件等方法制得的活性炭。
它可以利用活性炭上的原子、分子活性中心，对特定反应体系进行催化作用，具有一定的催化作用。
催化型活性炭包括酸硅炭、磷硅炭等不同种类。
3.电导型活性炭电导型活性炭是指共聚单体、聚合物等材料通过电解反应制成的具有电导性的活性炭。
此类活性炭可用于柔性电子器件、传感器等领域。
三、活性炭的制备过程活性炭制备的关键步骤包括原材料选择、炭化和活化等多个阶段，不同的制备方法可产生不同孔径大小和吸附性能的活性炭。
1.原材料选择在制备活性炭的过程中，一般采用木质、树木或在高温下加热的生物质等为主要原材料。
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mxq 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n1e 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。
活性炭吸附原理
（1）硫酸奎宁吸附力：药用炭吸附了硫酸奎宁液，剩余的硫酸奎宁在酸性条件下与碘化汞钾不足以形成沉淀了，该样品硫酸奎宁的吸附力为0.12%*100/1=120mg/g=12%
(2)亚甲基蓝吸附力:一个有加入药用炭进行处理,一个没有加入药用炭处理,亚甲基蓝与碘在酸性条件下发生了氧化还原反应,剩余的碘液用硫代硫酸酸钠来滴定.亚甲基蓝的吸附力:0.1%/0.25=0.4%,反应原理与硫酸奎宁是一样的,亚甲基蓝被药用炭吸附量,量减少了,碘与硫代硫酸钠反应的量就多了,其要满足与差数不得少于1.2mL.
亚甲基蓝的吸附力计算：（35*0.05-C硫代硫酸钠*V)*M亚甲基蓝毫克当量*(50/25)*(25+35+50)/100/0.25=毫克/克,换算为%则再乘以0.1就好了,其中亚甲基蓝的毫克当量为319.6
计算时与1.2mL是没有关系的,其主要是看药用炭对亚甲基蓝的吸附力是否符合0.4%的要求的,如果是0.5%,则按标准操作时,最后的毫升数为不少于1.5mL
V样12.51 V空白10.73。
活性炭吸附实验
实验3 活性炭吸附实验背景材料：活性炭是由含碳物质（木炭、木屑、果核、硬果壳、煤等）作为原料，经高温脱水碳化和活化而制成的多孔性疏水性吸附剂。
活性炭具有比表面积大、高度发达的孔隙结构、优良的机械物理性能和吸附能力，因此被应用于多种行业。
在水处理领域，活性炭吸附通常作为饮用水深度净化和废水的三级处理，以除去水中的有机物。
除此之外，活性炭还被用于制造活性炭口罩、家用除味活性炭包、净化汽车或者室内空气等，以上都是基于活性炭优良的吸附性能。
将活性炭作为重要的净化剂，越来越受到人们的重视。
一、实验目的本实验采用活性炭间歇的方法，确定活性炭对水中所含某些杂质的吸附能力。
希望达到下述目的：（1）加深理解吸附的基本原理；（2）掌握活性炭吸附公式中常数的确定方法。
二、实验原理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。
水中所含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e q ，即吸附容量可按下式计算：mx q e = （6-1） e q 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 有关。
一般说来，①当被吸附的物质能够与活性炭发生结合反应，②被吸附物质不易溶解于水而受到水的排斥作用，③活性炭对被吸附物质的亲和作用力强，④被吸附物质的浓度又较大时，e q 值就比较大。
描述吸附容量e q 与吸附平衡时溶液浓度C 的关系有Langmuir 、BET 和Freundlich 吸附等温式等。
活性炭的吸附性能
在应用吸附法处理水时，通常水中不是含有单 一的污染物质，而是多组分污染物同时存在于液相 中。由于性质不同，在吸附时它们之间可以互相促 进或互相干扰。一般情况下，多组分吸附时分别的 吸附容量比单组分吸附时低，但有时活性炭对多组 分的总吸附效果较单一组分要高。
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活性炭的吸附性能是由活性炭及吸附质的物 理化学性质共同作用决定的。现从吸附等温线的形 状变化分析研究这些因素对活性炭吸附的影响：
1)活性炭孔径相同，比表面积增加时，吸附容 量增加，吸附等温线向上方扩大；比表面积相同， 孔径变小时，在低浓度领域中的吸附力增加，吸附
等温线的形状向低浓度一侧压缩。
2)活性炭的表面极性增大，水与炭表面的结合 力增强，有效吸附容量减少吸附等温线向下方压 缩；同时，由于活性炭与疏水性吸附质结合力的变 弱，吸附等温线向高浓度侧扩大。
(4)溶液温度的影响
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吸附剂吸附单位重量的吸附质放出的总热量 称为吸附热，吸附热越大，温度对吸附的影响就越 大。另一方面，温度对物质的溶解度也有影响，因 此对吸附也有影响。一般用活性炭处理水时，温度 对吸附的影响不显著。
(5)多组分吸附质共存的影响
Байду номын сангаас
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8"-&39;30 目范围较宜。活性炭的机械耐磨强度， 直接影响活性炭的使用寿命。
(2)吸附质的性质
活性炭吸附溶质的量与溶质在溶剂中的溶解 度有关，如活性炭从水中吸附有机酸的次序是按甲
酸一乙酸～丙酸一丁酸的顺序增加，溶解度越小， 活性炭越易吸附，对同一族物质的溶解度随分子链 的加长而减小，而吸附容量是随同系物的系列上升 或分子量的增加而增加。活性炭是一种非极性的吸 附剂，对水中非极性物质的吸附能力大于极性物 质，可以在极性溶液中吸附非极性或极性小的物
活性炭的吸附方式
活性炭的吸附方式活性炭的吸附方式主要有搅拌池吸附法、固定床吸附法、移动床吸附法和流动床吸附法等。
固定床和移动床吸附方式根据水流方向又可分为下流式和上流式。
此外，各种吸附方式又分为单级、顺流多级和逆流多级等方式。
吸附方式各有特点，在使用时要适当选用。
(一)搅拌池吸附搅拌池是将活性炭投加到反应池内的原水中，用机械搅拌使之与原水接触，专门用于粉末活性炭吸附。
经吸附后的活性炭可经过凝聚沉淀出来，并根据需要再进行过滤。
反应池又大致可分为两种类型：搅拌机型和泥渣接触型。
搅拌器型即用搅拌设备快速搅拌使原水与活性炭进行接触；泥渣接触型在运行时池内保持一定浓度的活性炭浆不断循环，与连续流入的原水相接触，活性炭的停留时间长，吸附负荷较高，处理效果较稳定。
(二)固定床吸附构造与快速砂虑池大致相同，活性炭颗粒床的厚度可从0.6~2m以上，有压力式和重力式两种，从外型上又可称为吸附柱或吸附池，是应用最多的吸附装置，具有维护管理方便，易于实现自动化等特点。
活性炭颗粒填充的床层与砂滤池一样具有过滤能力，但活性炭吸附床主要用来去除水中的溶解有机物，而不是去除浊度，所以活性炭吸附装置通常设在快滤池的后面，减少水中的悬浮固体和大分子有机物堵塞活性炭孔隙而影响活性炭的吸附性能，同时活性炭床通常还需要定期进行反冲洗以排除活性炭层内的污染物。
当活性炭被有机物所饱和时，就要取出全部活性炭去再生，换成新炭或再生炭。
一个固定床只能采取间歇操作，多级串联、并联吸附方式可实现连续操作，但相应的阀门和管线复杂。
水流方式有下向流和上向流，上向流使活性炭层处于轻微膨胀状态又被称为上向流膨胀床。
膨胀床的截污能力小，层内阻力增加缓慢，可长时间连续进行，但床层的上部需加装捕捉器，防止活性炭颗粒随水流流失。
(三)移动床吸附移动床就是吸附一定时间后，使活性炭层向水流相反的方向移动，排除已吸附饱和的炭，同时把再生炭补充进来，每次移动的炭量约为整个填充层量的5%~20%。
活性炭吸附实验报告
活性炭吸附实验1.实验目的本实验用亚甲基蓝（C16H18ClN3S）代替工业废水中有机污染物，采用活性炭吸附法，探究活性炭投放量、吸附时间等因素对活性炭吸附性的影响，探究活性炭处理有机污染水体时的最优工艺参数。
2.实验原理2.1活性炭特性活性炭是水处理吸附法中广泛应用的吸附剂之一，有粒状和粉状两种。
其中粉末活性炭应用于水处理在国内外已有较长的历史。
活性炭是一种暗黑色含炭物质，具有发达的微孔构造和巨大的比表面积。
它化学性质稳定，可耐强酸强碱，具有良好吸附性能，是多孔的疏水性吸附剂。
活性炭最初用于制糖业，后来广泛用于去除受污染水中的有机物和某些无机物。
它几乎可以用含有碳的任何物质做原材料来制造，活性炭在制造过程中，其挥发性有机物被去除，晶格间生成空隙，形成许多形状各异的细孔。
其孔隙占活性炭总体积的 70%～ 80%，每克活性炭的表面积可高达 500 ～ 1700 平方米，但 99.9％都在多孔结构的内部。
活性炭的极大吸附能力即在于它具有这样大的吸附面积[1,2]。
2.2活性炭吸附特征活性炭的孔隙大小分布很宽，从 10-1nm 到104nm 以上，一般按孔径大小分为微孔、过渡孔和大孔。
在吸附过程中，真正决定活性炭吸附能力的是微孔结构。
活性炭的全部比表面几乎都是微孔构成的，粗孔和过渡孔只起着吸附通道作用，但它们的存在和分布在相当程度上影响了吸附和脱附速率。
研究表明，活性炭吸附同时存在着物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。
在活性炭吸附法水处理过程中,利用3种吸附的综合作用达到去除污染物的目的。
对于不同的吸附物质,3种吸附所起的作用不同。
（1）物理吸附分子力产生的吸附称为物理吸附,它的特点是被吸附的分子不是附着在吸附剂表面固定点上,而稍能在界面上作自由移动。
物理吸附可以形成单分子层吸附,又可形成多分子层吸附。
由于分子力的普遍存在, 一种吸附剂可以吸附多种物质,但由于吸附物质不同,吸附量也有所差别。
这种吸附现象与吸附剂的表面积、细孔分布有着密切关系,也和吸附剂表面力有关。
2(专)活性炭吸附实验
实验二 活性炭吸附实验一 实验目的本实验采用活性炭间歇和连续吸附的方法通过本实验确定活性炭对水中所含某些杂质的吸附能力。
通过实验希望达到下述目的： (1)加深理解吸附的基本原理；(2)巩固标准曲线的绘制方法，掌握间歇式活性炭吸附的实验操作。
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。
活性炭吸附过程包括物理吸附和化学吸附。
其基本原理就是利用活性炭固体表面对水中一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的目的。
活性炭的吸附作用产生于两个方面，一是由于活性炭内部分子在各个方向都受着同等大小的力而在表面的分子则受到不平衡的力，这就使其分子吸附于其表面上，此为物理吸附；另一个是由于活性炭与被吸附物质之间的化学作用，此为化学吸附。
活性炭的吸附是上述二种吸附综合作用的结果。
当活性炭在溶液中的吸附速度和解吸速度相等时，即单位时间内活性炭吸附的数量等于解吸的数量时，此时被吸附物质在溶液中的浓度和在活性炭表面的浓度均不再变化，而达到了平衡，此时的动平衡称为活性炭吸附平衡，而此时被吸附物质在溶液中的浓度称为平衡浓度。
活性炭吸附能力以吸附容量表示。
()0mg e C C Vx q m m-==（/g ） （2-1） 式中 q e —活性炭吸附量，即单位重量的吸附剂所吸附的物质量，单位mg/g ；V —污水体积，单位L ；c 0、c —分别为吸附前原水及吸附平衡时污水中的物质浓度，单位mg/L ； m —活性炭投加量，单位g ；q e 的大小除了取决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。
一般来说，当被吸附物质能够与活性炭发生结合反应、被吸附物质不易溶于水而受到水的排斥作用、活性炭对被吸附物质的亲和力强、被吸附物质的浓度又较大时，q e 值就比较大。
实验三活性炭吸附实验
实验三：活性炭吸附试验一、实验目的（1）通过实验进一步了解活性炭的吸附工艺及性能，并熟悉整个实验过程的操作。
（2）掌握用“间歇”法、“连续流”法确定活性炭处理污水的设计参数的方法。
二、实验原理活性炭吸附是目前国内外应用比较多的一种水处理手段。
由于活性炭对水中大部分污染物都有较好的吸附作用，因此，活性炭吸附应用于水处理时往往具有出水水质稳定，适用于多种污水的优点。
活性炭吸附常用来处理某些工业废水，在有些特殊情况下也用于水处理。
活性炭吸附利用活性炭固体表面对水中一种或多种物质的吸附作用，达到净化水质的目的。
净化水质的目的。
活性炭的吸附作用产生于两个方面，活性炭的吸附作用产生于两个方面，活性炭的吸附作用产生于两个方面，一是物理吸附，一是物理吸附，一是物理吸附，指的是活指的是活性炭表面的分子受到不平衡的力，而使其他分子吸附于其表面上；另一个是化学吸附，指活性炭与被吸附物质之间的化学作用。
活性炭的吸附是上述两种吸附综合作用的结果。
当活性炭在溶液中的吸附和解析处于动态平衡状态时，成为吸附平衡，此时，被吸附的物质的溶液中的浓度和再活性炭表面的浓度均不再变化，而此时被吸附的物质在溶液中的浓度成为平衡浓度，活性炭的吸附能力以吸附容量q 表示，即：MC C V q )(0-=式中 q ——活性炭吸附量，即单位质量的吸附剂所吸附的物质量（g/g ）； V ——污水体积（l ）；C 0，C ——分别为吸附前原水及吸附平衡时污水中的物质的质量浓度（g/l ）；M ——活性炭投加量（g ）。
在温度一定的条件下，活性炭的吸附量q 与吸附平衡时的质量浓度C 之间关系曲线称为吸附等温线。
在水处理工艺中，通常用Freundlich 吸附等温线来表示活性炭吸附性能。
其数学表达式为：nC K q 1·=式中 K ——与吸附比表面积、温度有关的系数；n ——与温度有关的常数； q ，C ——同前。
K ，n 求法是通过间歇式活性炭吸附实验测得q ，c 相应之值，将上式取对数后变换为下式：c n K D q lg 1lg lg +=将q ，c 相应值绘在双对数坐标上，所得直线斜率为n1，截距为K 。
活性炭吸附实验报告
实验3 活性炭吸附实验报告一、研究背景：、吸附法吸附法处理废水是利用多孔性固体吸附剂的表面吸附废水中一种或多种溶质吸附质以去除或回收废水中的有害物质,同时净化了废水;活性炭是由含碳物质木炭、木屑、果核、硬果壳、煤等作为原料,经高温脱水碳化和活化而制成的多孔性疏水性吸附剂;活性炭具有比表面积大、高度发达的孔隙结构、优良的机械物理性能和吸附能力,因此被应用于多种行业;在水处理领域,活性炭吸附通常作为饮用水深度净化和废水的三级处理,以除去水中的有机物;除此之外,活性炭还被用于制造活性炭口罩、家用除味活性炭包、净化汽车或者室内空气等,以上都是基于活性炭优良的吸附性能;将活性炭作为重要的净化剂,越来越受到人们的重视;、影响吸附效果的主要因素在吸附过程中,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;、研究意义在水处理领域,活性炭吸附通常作为饮用水深度净化和废水的三级处理,以除去水中的有机物;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;二、实验目的本实验采用活性炭间歇的方法,确定活性炭对水中所含某些杂质的吸附能力;希望达到下述目的：1加深理解吸附的基本原理;2掌握活性炭吸附公式中常数的确定方法;3掌握用间歇式静态吸附法确定活性炭等温吸附式的方法;4利用绘制的吸附等温曲线确定吸附系数：K、1/n;K为直线的截距,1/n为直线的斜率三、主要仪器与试剂本实验间歇性吸附采用三角烧瓶内装人活性炭和水样进行振荡方法;仪器与器皿：恒温振荡器1台、分析天平1台、分光光度计1台、三角瓶5个、1000ml容量瓶1个、100ml容量瓶5个、移液管试剂：活性炭、亚甲基蓝四、实验步骤1、标准曲线的绘制1、配制100mg/L的亚甲基蓝溶液：称取0.1g亚甲基蓝,用蒸馏水溶解后移入1000ml容量瓶中,并稀释至标线;2、用移液管分别移取亚甲基蓝标准溶液5、10、20、30、40ml于100ml容量瓶中,用蒸馏水稀释至100ml刻度线处,摇匀,以水为参比,在波长470nm处,用1cm比色皿测定吸光度,绘出标准曲线;（2）、吸附等温线间歇式吸附实验步骤1、用分光光度法测定原水中亚甲基蓝含量,同时测定水温和PH;2、将活性炭粉末,用蒸馏水洗去细粉,并在105℃下烘至恒重;3、在五个三角瓶中分别放入100、200、300、400、500mg粉状活性炭,加入200ml 水样;4、将三角瓶放入恒温振荡器上震动1小时,静置10min;5、吸取上清液,在分光光度计上测定吸光度,并在标准曲线上查得相应的浓度,计算亚甲基蓝的去除率吸附量;五、注意事项1、实验所得的qe若为负值,则说明活性炭明显的吸附了溶剂,此时应调换活性炭或调换水样;2、在测水样的吸光度之前,应该取水样的上清液然后再分光光度计上测相应的吸光度;3、连续流吸附实验时,如果第一个活性炭柱出水中溶质浓度值很小,则可增大进水流量或停止第二、三个活性炭柱进水,只用一个炭柱;反之,如果第一个炭柱进出水溶质浓度相差无几,则可减少进水量;4、进入活性炭柱的水中浑浊度较高时,应进行过滤去除杂质;六、实验结果与分析实验结果吸附等温线1根据测定数据绘制吸附等温线；2根据Freundlich 等温线,确定方程中常数K,n；3讨论实验数据与吸附等温线的关系;思考题1．吸附等温线有什么现实意义1宏观地总括吸附量、吸附强度、吸附状态等作为吸附现象方面的特性；2判断吸附现象的本质,如属于分配线性,还是吸附非线性；3用于计算吸附剂的孔径、比表面等重要物理参数；4吸附等温曲线用途广泛,在许多行业都有应用,如地质科学方面、煤炭方面; 2．作吸附等温线时为什么要用粉状炭废水中的物质经活性炭吸附后分散好,容易单层吸附;3．实验结果受哪些因素影响较大,该如何控制实验结果受实验温度、吸附质的分压、活性碳性质比表面积、孔隙率等。
实验一 活性炭吸附实验
实验一活性炭吸附实验实验一活性炭吸附实验实验一：活性炭吸附实验一、实验目的：（1）加深对吸附基本原理的理解。
（2）掌握活性炭吸附公式中常数的确定方法。
二、实验原理：当活性炭对水中杂质吸附时，会同时发生吸附和解吸现象，当吸附和解吸处于平衡状态时，称之为吸附平衡，这是活性炭和水之间的溶质浓度具有一定的分布比值，描述吸附容量qe与吸附平衡时溶液浓度c的关系常用fruendlich吸附等温式来表达：qe=kc1/nqe：吸附容量（mg/g）k：与吸附比表面积和温度相关的系数n：与温度相关的系数n>1C：吸附平衡时的溶液浓度（mg/L）这是一个经验公式，通常用图解方法来求k、n值，方法是将上式取对数变成线性关系：lgqe=LGc0?c1=lgc+lgknmc0：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）三、实验设备和仪器：1、振荡器或摇床2、ph计phs型3、活性炭、甲基橙4、分光光度计、5.温度计、三角烧杯、漏斗、1000ml烧杯、50ml容量瓶等4、实验步骤：（1）甲基橙标准曲线制作：用吸量管分别吸取0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8ml5.00mg。
将Ml-1标准甲基橙溶液放入5个50ml容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。
以1cm石英反应杯和蒸馏水为基准，在最大吸收波长（464nm）下测量每种标准溶液的吸光度a，并记录读数。
（2）称取100mg甲基橙配成1l甲基橙废水，取50ml甲基橙废水水样，测定原水的吸光度A0、pH值和温度，并记录数据。
（3）在5个三角烧杯中分别放入20、40、60、80、100mg经过烘干的粉状活性炭，加入150ml甲基橙废水样品，放入振荡器或摇床中30min。
（4）用滤纸过滤各三角烧杯中水样，取净水并测定吸光度ai（i=1、2、3、4、5）值。
注意事项：（1）如果获得的QE为负值，则表明活性炭明显吸附溶剂。
活性炭的吸附性能表征技术
三、表面结构分析方法
• 1、BET 法测定比表面积： • 比表面积是表征活性炭吸附性能的主要指标，也 是影响活性炭吸 附量的决定因素之一，特别是对中孔 吸附剂。 • 2、孔径分布(PSD，pore size distribution)检测： (2nm/50nm) • 小角度X 散射法 (small-angle Xrayscattering)、测汞法 (mercury porosimetry)、电 子扫描显微镜法 (scanning electron microscopy)、 液体吸附法 (liquid adsorption) 以及气体吸附法 (gas adsorption)[1]。以上方法中，气体吸附法是最 常用的一种。
二、活性炭的吸附性能检测
1、亚甲基蓝、碘吸附 • （1）、碘值：碘值是表征活性炭吸附性能的一 个指标，一般认为其数值高低与活性炭中微孔的 多少有很好的关联性。 • （2）、亚甲基蓝吸附：亚甲基蓝吸附也是表征活 性炭吸附性能的一个指标，由于其分子直径较大， 一般认为其主要吸附在孔径较大的孔内，其数值 的高低主要表征活性炭中孔数量的多少。 • 还有四氯化碳吸附值、饱和硫容量、穿透硫容量、 四氯化碳脱附率、防护时间（对苯蒸气、氯乙烷 的防护时间）的测定等项目
• 6、TPD程序升温脱附实验： • 程序升温脱附是指以一定的升温速率对活性炭 进行脱附，并通过红外色ห้องสมุดไป่ตู้(TPD—IR)、元素分析 • 或质谱(TPD—MS0 。对脱附产物(CO，C()：)进行 定量分析．根据脱附曲线可以计算出含氧量，根 据峰的位置不同可以推断出可能存在的含氧基 团． • 7、射线光电子能谱(XPS)： • 越来越多地用于测定活性炭的官能团． 它通 过对特定原子(如C．N，Oj的键能进行扫描而对其 化学键进行定性和定量分析．这种方法对样品的 化学特性非常敏感，但对炭材料的测定结果往往 难以解释。
工况条件对活性炭吸附-脱附CS_(2)的影响
ＤＯＩ：１０．１３３６０ ／ ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１３５９．２０２０１１００６
工况条件对活性炭吸附⁃脱附 ＣＳ２ 的影响
建晓朋１，２ ，侯兴隆１，２ ，许伟１，２ ，刘石彩１，２∗
金国杰等［５］ 研究发现 Ｂａｎｇｈａｍ 方程更符合活 性炭吸附 ＣＳ２和水蒸气混合物的动力学行为，并且 活性炭对 ＣＳ２吸附量受吸附温度影响，吸附温度升 高，吸附量降低，这与 Ｊｉａ 等［６］ 研究结果一致，同时 Ｊｉａ 等也发现当脱附温度升高时， 脱附率也提高。 王倩［７］ 研究发现当吸附温度为 ２５ ℃ 时，活性炭对 ＣＳ２的吸附率最高，达到 ８２．６％。 范明霞等［８］ 通过 动态吸附试验研究进口气体流速对活性吸附 ＣＳ２ 影响，发现控制合适的流速很重要。 郝晨光［９］ 研 究发现当处理的 ＣＳ２ 气体流速为 ５ ０００ ｍ３ ／ ｈ、ＣＳ２ 含量为 ２ ５００ ｍｇ ／ ｇ 时，纤维状活性炭对 ＣＳ２的吸附 率可达到 ９０％以上。 黄妍等［１０］ 发现湿度对活性炭 吸附 ＣＳ２影响很大。
（１． 中国林业科学研究院林业新技术研究所，北京 １０００９１；２． 中国林业科学研究院林产化学工业研究所， 生物质化学利用国家工程实验室，国家林业和草原局林产化学工程重点实验室，南京 ２１００４２）
摘 要：ＣＳ２ 是一种典型的工业化学毒物，对人体和环境危害极大，目前常用去除方法为活性炭吸附。 笔者采用 动态吸附装置研究活性炭对 ＣＳ２ 吸附⁃脱附性能，考察温度、气体流速、ＣＳ２ 浓度和气流湿度对活性炭吸附⁃脱附 ＣＳ２ 的影响。 结果表明：活性炭对 ＣＳ２ 吸附量和残存量随着吸附温度的升高而降低。 当流速小于 ６２５ ｍＬ ／ ｍｉｎ， 随着流速的增加，活性炭对 ＣＳ２ 吸附量增加，残存量降低；当流速大于 ６２５ ｍＬ ／ ｍｉｎ， 随着流速的增加，活性炭对 ＣＳ２ 的吸附量降低，残存量增加。 活性炭对 ＣＳ２ 吸附量随着 ＣＳ２ 质量浓度增加而增加。 但当 ＣＳ２ 质量浓度小于 １ ６４３ ｍｇ ／ ｍ３ 时，随着质量浓度的增加，残存量增加；当 ＣＳ２ 质量浓度大于 １ ６４３ ｍｇ ／ ｍ３ ，随着质量浓度的增加，残 存量降低。 随着湿度的增加，活性炭对 ＣＳ２ 吸附量降低，残存量增加。 综合上述研究结果可以得出：吸附温度、 气体流速、ＣＳ２ 浓度和湿度等工况条件对活性炭 ＣＳ２ 吸附量和残存量均有较大影响，其中 ＣＳ２ 浓度对吸附的影响 最大，而脱附残存量主要与吸附温度和 ＣＳ２ 浓度有关。 为实现活性炭高效吸附和脱附，最佳工艺条件为：干燥状 态下，吸附温度 ２５ ℃ ，流速小于 ６２５ ｍＬ ／ ｍｉｎ，ＣＳ２ 质量浓度为 １ ６４３ ｍｇ ／ ｍ３ 。 关键词：活性炭；温度；流速；浓度；湿度；ＣＳ２ ；吸附；脱附 中图分类号：ＴＱ３５；ＴＱ４２４ 文献标志码：Ａ 开放科学（ 资源服务） 标识码（ ＯＳＩＤ） ： 文章编号：２０９６－ １３５９（ ２０２１） ０４－ ０１１４－ ０６
第六章活性炭吸附
第六章、活性炭吸附活性炭吸附是有效的去除水的臭味、天然和合成溶解有机物、微污染物质等杂质的措施。
大部分比较大的有机物分子、芳香族化合物、卤代烃等都能牢固的吸附在活性炭表面上或孔隙中，并对腐殖质、合成有机物和低分子量有机物有明显的去除效果。
实践证明，活性炭可降低总有机炭TOC、总有机卤化物TOX和总三卤甲烷TTHM等指标。
一、活性炭性能1、活性炭的制造活性炭几乎可以用含有碳的任何物质做原材料来制造，这包括木材、锯末、煤、泥炭、果壳、果核、蔗渣、骨、石油脚、皮革废物、纸厂废物等等。
近来有的国家倾向于用天然煤和焦炭制造粒状活性炭。
活性炭的制造分成碳化及活化两步。
（1）碳化也称热解，是在隔绝空气条件下对原材料加热，一般温度在600℃以下。
有时原材料先经无机盐溶液处理后再碳化。
碳化有多种作用，一是使原材料分解放出水气、一氧化碳、二氧化碳及氢等气体，第二个作用是使原材料分解成碎片，并重新集合成稳定的结构。
（2）活化是在有氧化剂的作用下，对碳化后的材料加热，以生产活性炭产品。
当氧化过程的温度在800～900℃时，一般用蒸气或CO为氧化剂，当氧化2温度在600℃以下时，一般用空气做氧化剂。
对于活化过程所起的作用，目前只有大致的理解。
在活化过程中，烧掉了碳化时吸附的碳氢化合物，把原有孔隙边上的碳原子烧掉，起了扩大孔隙的作用，并把孔隙与孔隙之间烧穿。
活化使活性炭变成一种良好的多孔结构，碳化及活化后的微晶片结构示意见图6－2。
2、活性炭的性质活性炭分成粉末状及粒状的两种类型以供不同的用途。
每克活性炭的表面积2，但99.9％以上的面积都在多孔结构颗粒的内部。
活性炭的极大可高达1000 m吸附能力即在于它具有这样巨大的吸附比表面积。
（1）粒状活性炭以吸附柱的形式来应用，一般在快滤池后建造活性炭滤池，去除水中有机物。
当吸附能力饱和后，通过再生以恢复共吸附能力。
（2）粉末活性炭一般与混凝剂一起直接投加于水中，经混合吸附后分离出来，由于再生技术尚未完善的关系，往往作为污泥排掉。
活性炭吸附方案
活性炭吸附方案活性炭是一种常用的吸附材料，具有高度的表面活性和孔隙结构，能有效地吸附和去除大量的有机物、无机物和气体污染物。
在环境保护、废水处理、空气净化等领域中被广泛应用。
本文将介绍活性炭的吸附原理和几种常见的活性炭吸附方案。
一、活性炭的吸附原理活性炭的吸附原理是基于物质表面的化学吸附和物理吸附。
表面的活性中心和孔道结构能够与污染物发生相互作用，通过化学键或范德华力将其吸附在活性炭表面。
活性炭具有较大的比表面积，通常在500-1500㎡/g之间，这使得活性炭具有很高的吸附能力。
二、活性炭吸附方案1. 水处理方案活性炭在水处理中广泛应用，主要用于去除水中的有机污染物、余氯和异味。
具体方案包括：（1）活性炭滤材处理：将颗粒状或颗粒状活性炭放入滤材层，通过滤材层的深度过滤和吸附作用，去除水中的有机物和异味物质。
（2）活性炭吸附柱：将活性炭装填在吸附柱中，通过水流经过活性炭的接触，吸附水中的有机物质和余氯。
2. 空气净化方案活性炭在空气净化中主要用于去除空气中的有害气体和异味。
常见的方案包括：（1）活性炭滤芯净化器：将活性炭滤芯置于空气净化器中，通过风机将室内空气引入，活性炭吸附有害气体和异味。
状或颗粒状，放置在空气净化设备中，通过气流与活性炭接触，吸附有害气体和异味。
3. 废气治理方案活性炭在废气治理中广泛应用，主要用于去除废气中的有机污染物和恶臭。
具体方案包括：（1）活性炭床吸附：将活性炭装填在床层中，废气通过床层时，活性炭吸附有机污染物。
滤网状，通过将废气经过滤网与活性炭接触，吸附有机污染物。
四、活性炭使用注意事项1. 活性炭饱和和更换：活性炭吸附饱和后，需要定期更换或再生以保持吸附效果。
2. 活性炭处理效果：活性炭的处理效果受到多种因素的影响，如污染物种类、浓度、温度和湿度等。
3. 活性炭储存和保养：活性炭应储存在干燥通风的环境中，避免受潮和受到化学物质的污染。
综上所述，活性炭是一种非常有效的吸附材料，在水处理、空气净化和废气治理等领域中具有广泛的应用。
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用经验数据设计：
滤速：5～10m/h（空塔流速，superficial velocity)或空床 接触时间（empty bed contact time,EBCT ,10～30min)
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水蒸气
原料
碳化
破碎、造粒
活化
洗涤
成品
筛分
干燥
颗粒状活性炭的制造工艺
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2 活性炭的构造 吸附作用主要发生在细孔表面。 比表面积：每克吸附剂具有的总表面积。可
达500～1700m2/g。 吸附量除与比表面积有关外，还与细孔的形
状和分布有关。 细孔的构造有；圆桶形，圆锥形，瓶形，平
吸附质的d）
吸附剂颗粒直径d↓，v 。
d的大小对内、外部扩散都有很大影响，
d↓,v 。所以，粉末状活性炭比粒状活性炭的
吸附速度要快，接触时间短，设备容积小。
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8. 吸附的影响因素 (1)吸附剂的性质：吸附剂的种类、颗粒大小、比表 面积，颗粒的细孔构造与分布、吸附剂是否是极性 分子等。 (2)吸附质的性质： ① 溶解度：越低越容易吸附，具有较大的影响。 ② 使液体表面自由能W降低得越多的吸附质则越容 易被吸附。
正因如此，它不仅可以去除水中的非极性 物质，还可去除极性物质甚至微量的金属离 子及化合物。
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4 活性炭的特点 A.具有良好的吸附性能和化学稳定性 B.可耐酸碱 C.能经受水浸、高温、高压作用 D.不易破碎，气流阻力小 E.粉状活性炭制造容易、成本低，但不易再生 粒状活性炭成本较高，但操作管理和再生容易
4
2.原理： 吸附剂表面上的分子受力不均衡 → 存在剩
余力场（即具有表面能）。 根据热力学第二定律，这种能力有自动变小的
趋势。当溶液中的吸附质 → 达到吸附剂表面时， 致使界面上的分子受力变得均衡一些，从而降低 了这种表面能。这就是吸附过程自动发生的一种 推动力。
因此吸附的本质是物质从液相（或气相）到固 相表面的一种传质现象。
吸附能力 吸附速度
固体吸附剂用吸附量衡量
单位质量吸附剂在单位 时间内所吸附的物质量
吸附 阶段
颗粒外部 扩散阶段
孔隙扩散 阶段
吸附反应 阶段
吸附质从溶液中扩散到吸附 剂表面
吸附质在吸附剂孔隙中继续 向吸附点扩散
吸附质被吸附在吸附剂孔隙
内的吸附点表面
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溶液浓度C↑，则 v 颗粒直径d↓，则 v 加强搅动，则 v 而颗粒内部扩散速度 v =f（细孔大小与构造，
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吸附性能 物理吸附
化学吸附
作用力 分子引力（范德华力） 剩余化学键力
选择性 没有选择性
有选择性
吸附层 吸附热
单分子或多分子吸附 层
较小，＜41.9kJ/mol
只能形成单分子吸附层
较大，相当于化学反应热， 83.7-418.7kJ/mol
吸附速度 快，几乎不要活化能 较慢，需要活化能
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易吸附的有机物; 芳烃溶剂类 苯 甲苯 有机物 硝基甲苯 氯化芳烃类 五氯酚类 氯酚类 多环芳香烃类 艾氏剂 DDT
不易吸附的有机物： 低相对分子量的酮类 糖及淀粉 极高的相对分子量或胶体 低相对分子量的脂肪类
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4.2 吸附操作及装置
4.2.1活性炭吸附操作方式
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（2）移动床
图1-2 移动床吸附塔构 造示意图
l—通气阀；2—进料斗； 3—溢流管；
4、5—直流式衬胶阀； 6—水射器；7—截止阀
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（3）流化床
多层流化床吸附塔结构示意图
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4.2.3 吸附水中有机物的粒状活性炭床的设计
设计参数：滤速、活性炭吸附容量、运行周期
第4章 活性炭吸附
4.1 吸附的基本理论 4.2 吸附装置及操作 4.3 吸附法的应用 4.4 活性炭水处理装置运行与管理
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1
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4.1 吸附的基本理论
4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4
吸附现象及类型 吸附剂 吸附平衡与吸附等温式 影响吸附平衡的因素
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一般来说，吸附量主要受小孔支配，但对 于分子量（或分子直径）较大的吸附质，小孔 几乎不起作用。
所以，在实际应用中，应根据吸附质的直 径大小和活性炭的孔径分布来选择合适的活性 炭。
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3 活性炭的表面化学性质
吸附不仅与构造和细孔分布有关，还与其 表面化学性质有关。
活性炭是非极性的，但在制造过程中，易 于与氢、氧结合而具有微弱的极性。
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4.1.3 吸附等温式与吸附速度
1.吸附平衡 (1)定义
当吸附质的吸附速率=解吸速率（即V吸附=V解 吸），即在单位时间内吸附数量等于解吸的数量， 则吸附质在溶液中的浓度C与在吸附剂表面上的浓 度都不再变时，即达到吸附平衡，此时吸附质在溶 液的浓度Ce叫平衡浓度。
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③极性吸附剂易吸附极性的吸附质。 非极性吸附剂易吸附非极性的吸附质。（物以类聚） ④ 吸附质分子的大小和不饱和度。 活性炭：易吸附分子直径较大的饱和化合物 合成沸石：易吸附分子直径小的不饱和化合物 ⑤ 吸附质的浓度较低时，提高C可增加吸附量。 以后C↑，q增加很小，直至为一定值。
A炭的吸附容量较B炭大，当浓度较高时B炭的吸 附效果有所改善；当低浓度吸附C时吸附容量比 D炭高，但在高浓度时，吸附容量D炭C炭高。
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q是选择吸附剂和吸附设备的重要参数， q决定吸附剂再生周期的长短，q越大，再生 周期越长，再生剂用量及其费用越小。 q通过吸附试验来确定。
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吸附过程一般分为3个阶段： ⅰ 液膜扩散（颗粒外部扩散）阶段 ⅱ 颗粒内部扩散阶段 ⅲ 吸附反应阶段：吸附质被吸附在细孔内表面上。 吸附反应速度非常快，V主要取决于第ⅰ 、 ⅱ
阶段速度，而颗粒外部扩散速度（液膜扩散）
v f (c、d、搅动）
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影响吸附的因素
衡量 指标
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如石灰吸附CO2 → CaCO3 ·吸附热大，一般在较高温下进行。
·具有选择性，单分子层吸附。
·化学键力大时，吸附不可逆。
3）离子交换吸附：静电引力
吸附质的离子→吸附剂表面的带电点上，同时吸 附剂也放出一个等当量离子。
·离子电荷越多，吸附越强。
·离子水化半径越小，越易被吸附。
实际过程中物理和化学吸附是主要的，比较如下：
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3.类型： 根据吸附剂表面吸附力的不同，吸附可分为
以下三种类型： 1）物理吸附：分子间的作用力所引起的。
·吸附热较小，可在低温下进行。 ·过程是可逆的，易解吸。 ·没有选择性。分子量越大，吸附量越大。 ·可形成单分子吸附层或多分子吸附层。
2）化学吸附： 由化学键力引起的――产生化学反应。
温度
放热过程，低温有利 温度升高，吸附速度增加 于吸附
可逆性 可逆，较易解析
化学键大时，吸4.1.2 吸附剂 具有一定吸附能力的多孔物质都可以作吸附剂。
有活性炭、活化煤、焦炭、煤渣。 活性碳是水处理中应用最为广泛的吸附剂。
1. 活性碳的制造 原料：木材、煤，经高温炭化和活化而成。 炭化：温度500-600℃，将原料热解为碳渣。 活化：把碳渣造成发达的多孔结构 主要有两种活化方法： 气体法：通入水蒸气 药剂法：用氯化锌、 硫酸等作为活化剂。
2.吸附量q(g/g)
衡量吸附剂吸附能力的大小，达到吸附平衡时， 单位重量的吸附剂（g）所吸附的吸附质的重量 （g）。
式中：
q V (C0 Ce ) W
V—废水容积；
W—活性炭投量，g
C0—废水吸附质浓度（g/L） Ce—吸附平衡时水中剩余的吸附质浓度 —平衡浓度
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3.吸附等温线 在一定T下，q随平衡浓度Ce变化的曲线
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吸附剂
活性碳：吸附力强，比表面积可达8002000m2/g，价格低，制备容易，再生困难。
再生方法
1)加热再生法：提高温度，使吸附分子脱附。 注意加热再生炉应在缺氧状态下工作，炭量 损失少。
2)化学再生法：通过化学反应使吸附质转化
为易溶于水的物质解析下来。 电厂废水及治理
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吸附剂
间歇式 固定床
吸附的操作方式 连续式 移动床
流化床
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4.2.2 活性炭吸附装置的类型
（1）固定床
图1-1 固定床吸附塔构造示
意图
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一般的固定床吸附柱中，吸附柱的总厚度为 3~5m，分成几个柱串联工作，每个柱厚度 1~2m。过滤速度在4~15m/h之间，接触时间一 般不大于30~60min。为防止吸附剂层的堵塞， 含悬浮物的废水一般先应经过砂滤，再进行吸 附处理。
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4. 吸附等温曲线的测定
用6个以上的具塞磨口三角烧瓶，取同样体积及浓 度的污水，在每个瓶中加入不同的炭量（其中包 括一个空白瓶），用振荡机混合均匀，使吸附达 到平衡。测定各瓶中污水的残余浓度，计算其吸 附容量（qe）。计算lgqe和 lgci值，在坐标纸上， 以lgqe为纵坐标，以 lgci为横坐标，求得吸附等 温曲线的K值和1/n。
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(3)废水的pH值：活性炭一般在酸性溶液中比在碱性 溶液中吸附效果较好。 (4)共存物质：对于物理吸附，共存多种物质时的吸 附比单一物质时的吸附要差。 (5)温度：对于物理吸附，T高则不利，吸附量减少。 (6)接触时间：应保证吸附达到平衡时的时间，而该 时间的大小取决于吸附速度V，V大则所需时间短。