实验二 活性炭吸附
实验地点：学院717。
时间：14周周三上午（1）班，下午（2）班 14周周四上午（3）班，下午（4班
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，并熟悉整个实验过程的操作。
(2) 掌握用“间歇”法确定活性炭处理污水的设计参数的方法。 2．原理
活性炭吸附是目前国内外应用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污水，在有些特殊情况下也用于给水处理。比如当给水水源中含有某些不易去除而且含量较少的污染物时，当某些偏远小居住区尚无自来水厂需临时安装一小型自来水生产装置时，往往使用活性吸附装置。但由于活性炭的造价较高，再生过程较复杂，所以活性炭吸附的应用尚具有一定的局限性。
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，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，达到了动平衡称为活性炭吸附平衡，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qe表示：
qe
V(C0Ce)
(mg/g) (1) m
qe——活性炭吸附量，即单位重量的吸附剂所吸附的容质量，mg/g； V——污水体积，L；
C0、Ce——分别为吸附前原水中容质浓度和吸附平衡时水中的容质浓度，mg／L；
m——活性炭投量，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，两者之间的变化曲线称为吸附等温线，通常用弗罗因德利希(F'reundLich)经验式加以表达：
qeKCe (2)
1n
式中qe——活性炭吸附容量，mg／g；
Ce——被吸附物质平衡浓度，mg／L；
K、n——是与溶液的温度、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：通过间歇式活性炭吸附实验测得qe、Ce。值，将上式取对数后变型为下式：
1
lgqelgklgCe (3)
n
将qe、Ce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，如下图
3．设备及用具
1) 康氏振荡器一台。 2) 250mL塑料瓶6个。 3) 烘箱。
4) COD、SS等测定分析装置，玻璃器皿、滤纸等。 6) 活性炭。
7) 自配废水 (COD为200mg/L的苯酚废水，苯酚与蒸馏水配置) 4．步骤及记录
1) 将活性炭放在蒸馏水中浸24h，然后放在105℃烘箱内烘至恒重，再将烘干后的活性炭压碎，使其成为能通过200目以下筛孔的粉状炭。因为粒状活性炭要达到吸附平衡耗时太长，往往需要数日或数周，为了使实验能在短时间内结束，所以多用粉状炭。
2) 在6个250mL的塑料瓶中分别投加0、50、100、150、200、250mg粉状活性炭。
3) 在每个三角烧瓶中投加200ml废水，使每个烧瓶中的COD浓度与活性炭浓度的比值在0.05—1.0之间 (没有投加活性炭的烧瓶除外)。
5) 测定水温，将三角烧瓶放在振荡器上振荡30min，基本可达到吸附平衡，停止振荡。
6) 过滤各三角烧瓶中的污水，测定其剩余COD值，求出吸附量x。
5．成果整理
1)按表2-1记录的原始数据进行计算。 2)按式(1)计算吸附量qe
3)利用q—C相应数据和式(3)，经回归分析求出K、，n值或利用作图法，将C和相应的q值在双对数坐标纸上绘制出吸附等温线，直线斜率为1/n，截距为K。
1/n值越小活性炭吸附性能越好，一般认为当1/n=0.1~0.5时，水中欲去除杂质易被吸附；1/n>2时难于吸附。
附COD
测定的简单步骤：
1）吸取X ml （根据COD含量而定，经验值为3mL）过滤液于COD消煮管中（同时做一个空白，即吸取3.00ml 蒸馏水，其余步骤下同）
2）加入1.00ml 掩蔽剂
3）加入3.00ml 消解（化）液
4）加入5.00ml 催化剂（小心操作，浓硫酸！）
5）旋紧密封盖，摇匀
6）放入已加热到165℃的COD消解装置中，消解22分钟
7）拿出，稍冷却后用蒸馏水转移到250 ml 的三角瓶（锥形瓶），总体积约70ml。
8）加入2—3滴邻菲罗啉指示剂
9）用已知浓度的硫酸亚铁（FeSO4）滴定，滴定终点颜色为红褐色 （黄色——蓝绿色——灰色——红褐色）
10）记录硫酸亚铁（FeSO4）的用量，计算出COD值 COD（mg/L）＝（V0－V1）×C×8×1000/V2 式中：V0——空白消耗硫酸亚铁的量（ml）
V1——水样消耗硫酸亚铁的量（ml） V2——水样体积（ml）
C——硫酸亚铁溶液的浓度（mol/L） 8——氧（1/2，O）摩尔质量
实验二 活性炭吸附
实验地点：学院717。
时间：14周周三上午（1）班，下午（2）班 14周周四上午（3）班，下午（4班
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，并熟悉整个实验过程的操作。
(2) 掌握用“间歇”法确定活性炭处理污水的设计参数的方法。 2．原理
活性炭吸附是目前国内外应用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污水，在有些特殊情况下也用于给水处理。比如当给水水源中含有某些不易去除而且含量较少的污染物时，当某些偏远小居住区尚无自来水厂需临时安装一小型自来水生产装置时，往往使用活性吸附装置。但由于活性炭的造价较高，再生过程较复杂，所以活性炭吸附的应用尚具有一定的局限性。
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，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，达到了动平衡称为活性炭吸附平衡，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qe表示：
qe
V(C0Ce)
(mg/g) (1) m
qe——活性炭吸附量，即单位重量的吸附剂所吸附的容质量，mg/g； V——污水体积，L；
C0、Ce——分别为吸附前原水中容质浓度和吸附平衡时水中的容质浓度，mg／L；
m——活性炭投量，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，两者之间的变化曲线称为吸附等温线，通常用弗罗因德利希(F'reundLich)经验式加以表达：
qeKCe (2)
1n
式中qe——活性炭吸附容量，mg／g；
Ce——被吸附物质平衡浓度，mg／L；
K、n——是与溶液的温度、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：通过间歇式活性炭吸附实验测得qe、Ce。值，将上式取对数后变型为下式：
1
lgqelgklgCe (3)
n
将qe、Ce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，如下图
3．设备及用具
1) 康氏振荡器一台。 2) 250mL塑料瓶6个。 3) 烘箱。
4) COD、SS等测定分析装置，玻璃器皿、滤纸等。 6) 活性炭。
7) 自配废水 (COD为200mg/L的苯酚废水，苯酚与蒸馏水配置) 4．步骤及记录
1) 将活性炭放在蒸馏水中浸24h，然后放在105℃烘箱内烘至恒重，再将烘干后的活性炭压碎，使其成为能通过200目以下筛孔的粉状炭。因为粒状活性炭要达到吸附平衡耗时太长，往往需要数日或数周，为了使实验能在短时间内结束，所以多用粉状炭。
2) 在6个250mL的塑料瓶中分别投加0、50、100、150、200、250mg粉状活性炭。
3) 在每个三角烧瓶中投加200ml废水，使每个烧瓶中的COD浓度与活性炭浓度的比值在0.05—1.0之间 (没有投加活性炭的烧瓶除外)。
5) 测定水温，将三角烧瓶放在振荡器上振荡30min，基本可达到吸附平衡，停止振荡。
6) 过滤各三角烧瓶中的污水，测定其剩余COD值，求出吸附量x。
5．成果整理
1)按表2-1记录的原始数据进行计算。 2)按式(1)计算吸附量qe
3)利用q—C相应数据和式(3)，经回归分析求出K、，n值或利用作图法，将C和相应的q值在双对数坐标纸上绘制出吸附等温线，直线斜率为1/n，截距为K。
1/n值越小活性炭吸附性能越好，一般认为当1/n=0.1~0.5时，水中欲去除杂质易被吸附；1/n>2时难于吸附。
附COD
测定的简单步骤：
1）吸取X ml （根据COD含量而定，经验值为3mL）过滤液于COD消煮管中（同时做一个空白，即吸取3.00ml 蒸馏水，其余步骤下同）
2）加入1.00ml 掩蔽剂
3）加入3.00ml 消解（化）液
4）加入5.00ml 催化剂（小心操作，浓硫酸！）
5）旋紧密封盖，摇匀
6）放入已加热到165℃的COD消解装置中，消解22分钟
7）拿出，稍冷却后用蒸馏水转移到250 ml 的三角瓶（锥形瓶），总体积约70ml。
8）加入2—3滴邻菲罗啉指示剂
9）用已知浓度的硫酸亚铁（FeSO4）滴定，滴定终点颜色为红褐色 （黄色——蓝绿色——灰色——红褐色）
10）记录硫酸亚铁（FeSO4）的用量，计算出COD值 COD（mg/L）＝（V0－V1）×C×8×1000/V2 式中：V0——空白消耗硫酸亚铁的量（ml）
V1——水样消耗硫酸亚铁的量（ml） V2——水样体积（ml）
C——硫酸亚铁溶液的浓度（mol/L） 8——氧（1/2，O）摩尔质量