活性炭改性及吸附条件研究性实验
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（一） 操 作 方 法 队伍简介
大家好，我们来自化工11-5班 组长：张鑫 成员：高中堂 李文伟 潘志颖 郑君贤 指导老师：蒋达洪博士
2013/6/29
1
活性炭的研究性实验
2013-6-29
2
目录
1
实验目的 实验药品 实验仪器
2
3 4
实验步骤
结果与讨论
3
5
2013-6-29
一、实验目的
活性炭是一种广泛的吸附净化材料，在水的净化食品 精致脱色气体吸附均有应用其表面含氧官能团中酸性基团 越丰富 ，对极性化合物吸附效率越高，而当碱性基团较多 时则易吸附弱极性或非极性物质。活性炭由于其优越的吸 附性能，在脱色领域发挥着巨大作用。但是在水净化处理 中，活性炭对某些杂质吸附尚不尽人意。为此，本研究以 甲基橙溶液为模板，采用不同改性剂对活性炭进行改性处 理，研究改性后的活性炭对甲基橙溶液脱色效率及各种因 素对脱色效果的影响，以达到活性炭表面化学性质改变提 高其选择吸附性的目的。
2013-6-29 4
二、实验药品
活性炭 去离子水 体积分数3%硫酸 质量分数0.25%氢氧化钾 体积分数5%硝酸 甲基橙样品
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5
三、实验仪器
烧杯 抽滤瓶
烘干箱
恒温水浴槽 722型可见光分光光度计
2013-6-29 6
四、实
验步骤
1 活性炭改性处理
取活性炭各5克，分别加入去离子水、体积分数 3%硫酸、质量分数0.25%KOH/体积分数5%醋酸 30mL，恒温水浴中60浸渍4h，过滤，取活性炭， 用去离子水洗涤至pH=7.0，在110烘箱中烘干至恒 温，至于干燥器中备用。 准确称取0.5克甲基橙，加入去离子水500mL制成 对照品溶液，作为原液。 取样品在722型可见光分光光度计进行波长扫描， 选择最大吸收为检测波长，测定其吸光度。
2 甲基橙溶液的配制
3 测吸光度
4 改性活性炭脱色工业过程
2013-6-29
取20mL原液，分别加入一定量的经不同改 性处理的活性炭，在一定温度下吸附一段 时间，过滤，得滤液，检测其吸光度。
7
1 改性剂的确定
在脱色温度为40，脱色20min实验条件下，分别按照上述步骤4的方法，加入0.2克 活性炭，考察各种改性活性炭的吸附效果，选取吸附能力最强的活性炭作为继续研 究的材料。用柱状图表示各种改性活性炭吸附下的吸光度
2 活性炭用量的确定
在脱色温度为40，脱色20min实验条件下，分别添加所选择的活性炭量为0.2克、 0.6克、0.8克进行脱色研究，比较吸光度大小，用曲线图表示不同改性活性炭用量 吸附下的吸光度。
3 脱色温度
在脱色20min实验条件下，分别选取室温、60、80下进行脱色，考察何温度下脱 色效果最佳。用曲线图表示各种温度下改性活性炭吸附下的吸光度。
4 脱色时间
在上述最佳条件下，分别以20、30、40、50min的脱色时间增加，检测不同脱色 时间下甲基橙的脱色率。用曲线图表示不同时间改性活性炭吸附下的吸光度。 2013-6-29 8
五 结果与讨论
1，改性剂的确定 9.8
9.6 9.4 9.2 9 8.8 8.6 8.4 8.2 加离子水
2013-6-29
T/%
0.25%KOH
9
去离子水 A=1.06 体积分数3%硫酸 A=1.01 质量分数0.25%KOH A=1.03,体积分数5%硝酸：A=1.05
1.06 1.05 1.04 1.03 1.02 1.01 1 0.99 0.98 去离子水 0.25%KOH A
从柱状图可以看出，改性处理加入3%硫酸，质量分数0.25%KOH,体积分数5%硝酸的吸光 度都比去离子水小，其中3%硫酸的吸光度最小。表面在这四个改性处理中，体积分数3%硫 2013-6-29 10 酸吸附能力最强，家去离子水后的吸附能力最小。
2 活性炭用量的确定
在脱色温度为40℃，脱色时间20min条件下：
质量 g
0.2
0.6 0.88
0.8 0.64
吸光度 A 1.01
1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 0.2 0.4
不同改性活性炭用量吸附下的吸光度
吸光度A
系列1
0.6 质量/g
0.8
1
从曲线图中可以得出，在一定质量范围内，吸光度随着质量的增加而减小， 因此，0.8g的活性炭的吸光度比0.2g和0.6g都小，表明0.8g的吸附能力最大。
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11
3，脱色温度 温度 ℃ 室温 吸光度 A 0.89
0.9 0.88 0.86 0.84 0.82 0.8 0.78 0.76 0 20 40 温度 60 80 100
60 0.84
80 0.78
各种温度下改性活性炭吸附下的吸光度
吸光度
系列1
从曲线图中可以得出，吸光度随温度的升高而降低，80℃时吸 光度比60℃和室温条件下小，表明80℃的吸附能力最大。
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12
4，脱色时间
时间 min 20 吸光度 A 0.71
0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 10 20 30 时间/min 40 50 60
30 0.49
40 0.31
50 0.24
不同时间改性活性炭吸附下的吸光度
吸光度
系列1
测得原液的吸光度为1.01,20min甲基橙脱色率=（1.01-0.71）/1.01=29.7%.30min 甲基橙的脱色率=(1.01-0.49)/1.01=51.5%，40min甲基橙脱色率=（1.01-0.31） /1.01=69.3%，50min甲基橙脱色率=（1.01-0.24）/1.01=76.2% 从曲线图可以得知，在20,30,40,50min的脱色时间，随着时间的增加，吸光度降低， 脱色率增加，吸附能力增加。在曲线图也可以看出，时间的增加，吸光度降低率减少。
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六，结论
通过吸附条件研究，在改性活性炭的效果中，体积分 数3%硫酸相对于加入去离子水，质量分数0.25%KOH， 体积分数5%硝酸，吸附能力最强，在活性炭用量以及脱 色温度的确定中，最佳条件为80℃,0.8g。在脱色时间中， 50min脱色时间的吸附能力以及脱色率最高。
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活性炭的研究性实验
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目录
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实验目的 实验药品 实验仪器
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实验步骤
结果与讨论
3
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2013-6-29
一、实验目的
活性炭是一种广泛的吸附净化材料，在水的净化食品 精致脱色气体吸附均有应用其表面含氧官能团中酸性基团 越丰富 ，对极性化合物吸附效率越高，而当碱性基团较多 时则易吸附弱极性或非极性物质。活性炭由于其优越的吸 附性能，在脱色领域发挥着巨大作用。但是在水净化处理 中，活性炭对某些杂质吸附尚不尽人意。为此，本研究以 甲基橙溶液为模板，采用不同改性剂对活性炭进行改性处 理，研究改性后的活性炭对甲基橙溶液脱色效率及各种因 素对脱色效果的影响，以达到活性炭表面化学性质改变提 高其选择吸附性的目的。
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二、实验药品
活性炭 去离子水 体积分数3%硫酸 质量分数0.25%氢氧化钾 体积分数5%硝酸 甲基橙样品
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三、实验仪器
烧杯 抽滤瓶
烘干箱
恒温水浴槽 722型可见光分光光度计
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四、实
验步骤
1 活性炭改性处理
取活性炭各5克，分别加入去离子水、体积分数 3%硫酸、质量分数0.25%KOH/体积分数5%醋酸 30mL，恒温水浴中60浸渍4h，过滤，取活性炭， 用去离子水洗涤至pH=7.0，在110烘箱中烘干至恒 温，至于干燥器中备用。 准确称取0.5克甲基橙，加入去离子水500mL制成 对照品溶液，作为原液。 取样品在722型可见光分光光度计进行波长扫描， 选择最大吸收为检测波长，测定其吸光度。
2 甲基橙溶液的配制
3 测吸光度
4 改性活性炭脱色工业过程
2013-6-29
取20mL原液，分别加入一定量的经不同改 性处理的活性炭，在一定温度下吸附一段 时间，过滤，得滤液，检测其吸光度。
7
1 改性剂的确定
在脱色温度为40，脱色20min实验条件下，分别按照上述步骤4的方法，加入0.2克 活性炭，考察各种改性活性炭的吸附效果，选取吸附能力最强的活性炭作为继续研 究的材料。用柱状图表示各种改性活性炭吸附下的吸光度
2 活性炭用量的确定
在脱色温度为40，脱色20min实验条件下，分别添加所选择的活性炭量为0.2克、 0.6克、0.8克进行脱色研究，比较吸光度大小，用曲线图表示不同改性活性炭用量 吸附下的吸光度。
3 脱色温度
在脱色20min实验条件下，分别选取室温、60、80下进行脱色，考察何温度下脱 色效果最佳。用曲线图表示各种温度下改性活性炭吸附下的吸光度。
4 脱色时间
在上述最佳条件下，分别以20、30、40、50min的脱色时间增加，检测不同脱色 时间下甲基橙的脱色率。用曲线图表示不同时间改性活性炭吸附下的吸光度。 2013-6-29 8
五 结果与讨论
1，改性剂的确定 9.8
9.6 9.4 9.2 9 8.8 8.6 8.4 8.2 加离子水
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T/%
0.25%KOH
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去离子水 A=1.06 体积分数3%硫酸 A=1.01 质量分数0.25%KOH A=1.03,体积分数5%硝酸：A=1.05
1.06 1.05 1.04 1.03 1.02 1.01 1 0.99 0.98 去离子水 0.25%KOH A
从柱状图可以看出，改性处理加入3%硫酸，质量分数0.25%KOH,体积分数5%硝酸的吸光 度都比去离子水小，其中3%硫酸的吸光度最小。表面在这四个改性处理中，体积分数3%硫 2013-6-29 10 酸吸附能力最强，家去离子水后的吸附能力最小。
2 活性炭用量的确定
在脱色温度为40℃，脱色时间20min条件下：
质量 g
0.2
0.6 0.88
0.8 0.64
吸光度 A 1.01
1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 0.2 0.4
不同改性活性炭用量吸附下的吸光度
吸光度A
系列1
0.6 质量/g
0.8
1
从曲线图中可以得出，在一定质量范围内，吸光度随着质量的增加而减小， 因此，0.8g的活性炭的吸光度比0.2g和0.6g都小，表明0.8g的吸附能力最大。
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3，脱色温度 温度 ℃ 室温 吸光度 A 0.89
0.9 0.88 0.86 0.84 0.82 0.8 0.78 0.76 0 20 40 温度 60 80 100
60 0.84
80 0.78
各种温度下改性活性炭吸附下的吸光度
吸光度
系列1
从曲线图中可以得出，吸光度随温度的升高而降低，80℃时吸 光度比60℃和室温条件下小，表明80℃的吸附能力最大。
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4，脱色时间
时间 min 20 吸光度 A 0.71
0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 10 20 30 时间/min 40 50 60
30 0.49
40 0.31
50 0.24
不同时间改性活性炭吸附下的吸光度
吸光度
系列1
测得原液的吸光度为1.01,20min甲基橙脱色率=（1.01-0.71）/1.01=29.7%.30min 甲基橙的脱色率=(1.01-0.49)/1.01=51.5%，40min甲基橙脱色率=（1.01-0.31） /1.01=69.3%，50min甲基橙脱色率=（1.01-0.24）/1.01=76.2% 从曲线图可以得知，在20,30,40,50min的脱色时间，随着时间的增加，吸光度降低， 脱色率增加，吸附能力增加。在曲线图也可以看出，时间的增加，吸光度降低率减少。
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六，结论
通过吸附条件研究，在改性活性炭的效果中，体积分 数3%硫酸相对于加入去离子水，质量分数0.25%KOH， 体积分数5%硝酸，吸附能力最强，在活性炭用量以及脱 色温度的确定中，最佳条件为80℃,0.8g。在脱色时间中， 50min脱色时间的吸附能力以及脱色率最高。
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