活性炭吸附在水处理研究中的应用

活性炭吸附在水处理研究中的应用 陈庆物理化学教研室

一、实验目的 二、实验原理三、实验仪器与药品四、实验步骤五、数据记录和处理六、思考与讨论七、参考文献主要内容

一、实验目的 1、通过实验加深理解活性炭吸附的基本原理 2、掌握用间歇式静态吸附法确定活性炭等温吸附式的方法

二、实验原理 活性炭活性炭又称活性炭黑，是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳，由碳、氧、氢等元素组成。其结构上是一种多孔碳，堆积密度低，比表面积大。由于原料来源、制造方法、外观形状和应用场合不同，活性炭大约有上千个品种。材质：椰壳、果壳、木质、煤质活性炭外观：粉状、颗粒、不定型颗料、圆柱形、球形活性炭等

活性炭是传统而现代的人造材料。 1、脱色和过滤，使带色液体脱色。 2、吸收各种气体与蒸气：防毒面具、空气滤清器。 3、粒状物可用作催化剂的载体。

活性炭目数 活性炭目数指的就是筛网密度，活性炭颗粒的大小用目数来表示。目数，是指物料的粒度或粗细度，目数越大，说明物料粒度越细；目数越小，说明物料粒度越大。目数越大颗粒越小，一般超过100目，活性炭颗粒就趋于粉末了；8目数-12目数的活性炭颗粒就很大。

二、实验原理 活性炭吸附法广泛用于给水处理及废水二级处理出水的深度处理。其原理主要是利用活性炭的吸附、氧化、催化等性能来有效地去除水中污染物。活性炭对水中所含杂质的吸附既有物理吸附现象，也有化学吸附作用。某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，某些物质则能与活性炭分子结合而被吸着。图1 活性炭吸附用于水处理

二、实验原理 吸脱附平衡时，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。若用m克活性炭吸附的溶质为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： qe和吸附平衡时溶液浓度C的关系曲线，称为吸附等温线，可以用Langmuir、BET 和Fruendlieh吸附等温式来描述。

二、实验原理 Fruendlieh（弗罗因德利希）常用来比较不同溶液浓度时的活性炭的吸附容量，即 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）。通常用图解法求经验常数K、n值，将上式变换成线性关系： 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)。以lgqe为纵坐标，以lgC为横坐标，绘制等温吸附曲线，图解可得到一直线，直线的斜率为1/n，截距为K,从而由实验得出等温吸附方程式。

三、实验仪器与药品 振荡器 1台分光光度计 1台容量瓶（1L，100mL，25mL）移液管（10mL 100mL）锥形瓶洗耳球活性炭 40-60目亚甲基蓝

四、实验步骤 1、吸光度标准曲线的绘制 1）配置~30mg/L 的亚甲基蓝溶液1L。 2）用分光光度计得出吸收与波长的关系，确定产生最大吸收时的波长（600nm-700nm，每10nm一测）。 3）将1准备的亚甲基蓝稀释，取0ml、3ml、6ml、9ml、12 ml、15ml、20ml 的30mg/L亚甲基蓝，用容量瓶定容到25ml，用分光光度计从2）所得波长测得吸光度。 4）画出吸光度与亚甲基蓝浓度（mg/L）的关系曲线，即标准曲线。

四、实验步骤 2、吸附等温线实验步骤 1) 在锥形瓶中，装入以下重量的活性炭粉末：0、40、80、120、150、200、240 mg。 2) 在锥形瓶中各注入100毫升 30mg/L 的亚甲基蓝溶液。 3) 将锥性瓶置于摇床上振荡2小时，然后静置使活性炭下沉。 4) 取上层清液，测定每个瓶中溶液的吸光度。

编号水样体积(l) 处理后吸光度 lgC 活性炭投加量m（g/l）（mg/g）五、数据记录和处理记录：各锥形瓶中水样过滤后分光光度计测定结果，建议按下表填写。

五、数据记录和处理 处理： 1、画出吸光度与亚甲基蓝浓度（mg/L）的关系曲线，即标准曲线。 2、测定每个瓶中溶液的吸光度，并用标准图交换为浓度单位。计算每个瓶中转移到活性炭表面上的亚甲基蓝的量。 3、以为纵坐标，lgC为横坐标绘出弗罗德里希吸附等温线。 4、从吸附等温线上求出K、n值，代入公式求出弗罗德里希吸附等温式。

六、思考与讨论 1 活性碳投加量对于吸附平衡浓度的测定有什么影响，该如何控制？ 2 实验结果受哪些因素影响较大，该如何控制？

七、参考文献 1、张振家,李春杰, 王欣泽等，水处理工程精品课程，上海交通大学。 2、应维琪，活性炭吸附净水技术: 简易活性炭测试方法与应用实例，环境科学与工程(第5章). 北京:科学出版社, 2007.

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