连续流活性炭吸附工艺实验报告

为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划连续流活性炭吸附工艺实验报告实验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的表面吸附废水中一种或多种溶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、标准曲线的绘制1、配制100mg/L的亚甲基蓝溶液：称取亚甲基蓝，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。1、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活性炭间歇吸附试验记录34吸附等温线根据测定数据绘制吸附等温线；根据Freundlich等温线，确定方程中常数K，n；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？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；判断吸附现象的本质，如属于分配，还是吸附；用于计算吸附剂的孔径、比表面等重要物理参数；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51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。q=V(C0?C)X=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。q=K·C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：1lgq=lgK+lgC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：1111=+?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。采用连续流方式的活性炭层吸附性能可用勃哈特和亚当斯所提出的关系式来表达。C0KN0Dln?1=lnexp?1?KC0tN01C0t=D?ln?00B式中：t工作时间，h；V流速，m/h；D活性炭层厚度，m；K速度常数，L/mg·h；N0吸附容量、即达到饱和时被吸附物质的吸附量，mg/L；C0进水中被吸附物质浓度，mg/L；CB允许出水溶质浓度，mg/L。当工作时间t=0，能使出水溶质小于CB的碳层理论深度称为活性炭的临界深度，其值由上式t=0推出。1D0=VC0ln?10B碳柱的吸附容量和速度常数，可通过连续流活性炭吸附试验并利用公式tD线性关系回归或作图法求出。活性炭吸附动力学实验原理动力学研究各种因素对化学反应速率影响的规律，研究化学反应过程经历的具体步骤，即所谓反应机理。它探索将热力学计算得到的可能性变为现实性，将实验测定的化学反应系统宏观量间的关系通过经验公式关联起来。固体吸附剂对溶液中溶质的吸附动力学过程可用准一级、准二级、韦伯-莫里斯(WeberandMorris)内扩散模型和班厄姆(Bangham)孔隙扩散模型来进行描述。基于固体吸附量的拉格尔格伦(Lagergren)准一级速率方程是最为常见的，应用于液相的吸附动力学方程，模型公式如下：qt=qe1?exp?Kt或lnqe?qt=lnqe?Kt式中：qe平衡吸附量，mg/g；qt时间为t时的吸附量，mg/g；K一次方程吸附速率常数，min-1。以log(qe-qt)对t作图，如果能得到一条直线，说明其吸附机理符合准一级动力学模型。准二级速率方程是基于假定吸附速率受化学吸附机理的控制，这种化学吸附涉及到吸附剂与吸附质之间的电子共用或电子转移，其公式为：t11=+ttsee式中Ks为二级吸附速率常数以t/qt对t作图，如果能得到一条直线，说明其吸附机理符合准二级动力学模型。韦伯-莫里斯模型常用来分析反应中的控制步骤，求出吸附剂的颗粒内扩散速率常数。其公式为：qt=Kipt+C式中，C是涉及到厚度、边界层的常数。Kip是内扩散率常数。qt对t1/2作图是直线且经过原点，说明内扩散由单一速率控制。班厄姆方程常被用来描述在吸附过程中的孔道扩散机理，方程尽管是以经验式提出，但可认为是与Freundlich等温吸附方程对应的动力学方程，这可从理论上导出。其公式为：C0k0m?glg=lg+lgt01当线性拟合得到较好直线，拟合系数R2大于时表示此孔道扩散模型能较好的表示实际吸附情况。此外，叶洛维奇(Elovich)方程也是可用来描述反应速率与时间关系的动力学方程，其表达式为：qt=活性炭改性实验原理普通活性炭比表面积小、孔径分布不均匀和吸附选择性能差，故普通活性炭需要进一步的改性，满足实验和工程需要。现在常采用工艺控制和后处理技术对活性炭的孔隙结构进行调整，对表面化学性质进行改性，进而提高其吸附性能。改性方法有表面结构的改性以及表面化学性质的改性两大类。活性炭表面化学性质的改性又可分为表面氧化法、表面还原法负载原子和化合物法以及酸碱改性法三种。本次实验用硝酸对活性炭进行改性，属于表面氧化法。硝酸在适当的温度下对活性炭材料表面的官能团进行氧化，从而提高材料含氧官能团的含量，增强材料表面的亲水性。常用的氧化剂除了硝酸外，还有HClO和H2O2等。1ln?(1+t)3实验内容实验设备与试剂表3-1实验中所用试剂及说明实验装置实验装置如图3-1和图3-2所示。图3-1间歇式活性炭吸附装置实验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的表面吸附废水中一种或多种溶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