本文格式為Word版，下載可任意編輯——環境化學試驗1活性炭吸附試驗

1.試驗目的

①了解活性炭的吸附工藝及性能

②把握用試驗方法(含間歇法、連續流法)確定活性炭吸附處理污水的設計參數的方法。

2．試驗裝置及材料

(1)間歇式活性炭吸附裝置間歇式吸附用用三角燒杯，在燒杯內放入活性炭和水樣進行振蕩。

(2)連續式活性炭吸附裝置連續式吸附采用有機玻璃柱D25mm×1000mm，柱內500~750mm高烘干的活性炭，上、下兩端均用單孔橡皮塞封牢。各柱下端設取樣口。裝置具體結構如圖4—10所示。

(3)間歇與連續流試驗所需的試驗器材①振蕩器(1臺)。

②有機玻璃柱(3根D25mm×1000mm)③活性炭。

④三角燒瓶(2個，500mL)⑤COD測定裝置。⑥配水及投配系統。⑦酸度計(1臺)。⑧溫度計(1只)。⑨漏斗(6個)。⑩定量濾紙。

3.試驗步驟

(1)間歇式吸附試驗

①將活性炭放在蒸餾水中浸泡24h，然后在105℃烘箱內烘24h，再將烘干的活性炭研碎成能通過270目的篩子(0.053mm孔眼)的粉狀活性炭。②測定預先配制的廢水水溫、pH值和COD。

③在5個三角燒瓶中分別參與100mg、200mg、300mg、400mg、500mg粉狀活性炭。④在每個燒瓶中分別參與同體積的廢水進行攪拌。一般規定，燒瓶中廢水COD(mg／L)與活性炭濃度(mg/L)比值為0.5—5.0。

⑤將上述5個三角燒瓶放在振蕩器上振蕩，當達到吸附平衡時即可中止。（振蕩時間一般為30min以上)。

⑥過濾各三角燒瓶中廢水，并測定COD值，上述原始資料和測定結果記入表4—11。(2)連續流吸附試驗

①配制水樣或取自實際廢水，使原水樣中含COD約l00mg/L，測出具體的COD，pH值、水溫等數值。

②開啟進水閥門，使原水進入活性炭柱，并控制為3個不同的流量(建議濾速分別為5m／h，l0m／h，15m／h)

③運行穩定5min后測定各活性炭出水COD值。

④連續運行2—3h，每隔30min取樣測定各活性炭柱出水COD值一次。

將原始資料和測定結果記人表4—12。4．試驗相關知識點

活性炭具有良好的吸附性能和穩定的化學性質，是目前國內外應用比較多的一種非極性吸附劑。與其他吸附劑相比，活性炭具有微孔發達、比表面積大的特點。尋常比表面積可以達到500一1700m2／g，這是其吸附能力強，吸附容量大的主要原因。活性炭吸附主要為物理吸附。吸附機理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。當活性炭在溶液中的吸附處于動態平衡狀態時稱為吸附平衡，達到平衡時，單位活性炭所吸附的物質的量稱為平衡吸附量。在一定的吸附體系中，平衡吸附量是吸附質濃度和溫度的函數。為了確定活性炭對某種物質的吸附能力，需進行吸附試驗。當被吸附物質在溶液中的濃度和在活性炭表面的濃度均不再變化，此時被吸附物質在溶液中的濃度稱為平衡濃度。活性炭的吸附能力以吸附量q表示，即

(4-8)

式中q一一活性炭吸附量，即單位質量的吸附劑所吸附的物質量，g／g；V——污水體積，L；

c0，c——分別為吸附前原水及吸附平衡時污水中的物質的濃度，g／Lm——活性炭投加量，g。在溫度一定的條件下，活性炭的吸附量q與吸附平衡時的濃度c之間關系曲線稱為吸附等溫線。在水處理工藝中，尋常用的等溫線有Langmuir和Freundlich等。其中Freundlich等溫線的數學表達式為q=Kc1/n(4-9)

式中K——與吸附劑比表面積、溫度和吸附質等有關的系數；

n——與溫度、pH值、吸附劑及被吸附物質的性質有關的常數；g，c——同前。

K和n可通過問歇式活性炭吸附試驗測得。將上式取對數后變換為

(4-10)

將g和c相應值繪在雙對數坐標上，所得直線斜率為1/n，截距為K。由于間歇式靜態吸附法處理能力低，設備多，故在工程中多采用活性炭進行連續吸附操作。連續流活性炭吸附性能可用博哈特(Bokart)和亞當斯(Adams)關系式表達，即(4-11)

因exp(KN0H/v)》1，所以上式等號右邊括號內的l可忽暗不計，則工作時間t由上式可得

(4-12)

式中t——工作時間，h；

v一流速，即空塔速度，m／h；H一一活性炭層高度，m；

K——速度常數，m3／(mg／h)或L／(mg／h)；

N0一一吸附容量，即達到飽和時被吸附物質的吸附量，mg/L；c0——入流溶質濃度，mol／m3或(mg／L)；

cB——允許流出溶質濃度，mol／m3或(mg／L)。

在工作時間為零的時候，能保持出流溶質濃度不超過cB的炭層理論高度稱為活性炭層

的臨界高度Ho。其值可根據上述方程當t＝0時進行計算，即

(4-13)

在試驗時，假使取工作時間為t，原水樣溶質濃度為col，用三個活性炭柱串聯(見圖4—l0)，第一個柱子出水為cB1，即為其次個活性炭柱的進水c02：，其次個活性炭柱的出水為cB2，就是第三個活性炭柱的進水c03，由各柱不同的進出水濃度可求出流速常數K值及吸附容量N。5．試驗數據及結果整理(1)間歇式吸附試驗

①根據表4－11記錄的數據以lg(c0-c)/m為縱坐標，lgcB為橫坐標，得出Freundlich(費蘭德利希)吸附等溫線圖，該線的截距為lgK，斜率為1/n。或利用q、c相應數據和式(4—9)經回歸分析，求出K、n值。

②求出K、n值代入Freundlich吸附等溫線，則

(4-14)

圖4-10活性炭柱串聯工作圖

表4－11間歇式吸附試驗記錄表

2)連續流吸附試驗

①試驗測定結果按表4—12填寫。

原水COD濃度c0＝mg/L，水溫℃，pH值，活性炭吸附容量No＝g／g活性炭。表4－12連續流吸附試驗記錄表

②由表4—12中所得t~H直線關系的截距，即為式(4—12)中的

關系式求出K值。然后推算出的＝10mg/L時活性炭校的工作時間。

③根據間歇吸附試驗所求得的q即為N0值，把上表的co，V代入下式中求得吸附容量下吸附時間與吸附層高度的關系為

(4-15)

6．本卷須知

①間歇吸附試驗中所求得的q，如出現負值，則說明活性炭明顯地吸附了溶劑，此時，應調換活性炭或原水樣。

②連續流吸附試驗中，假使第一個活性炭柱出水中COD值很小，小于20mg／L，則可增大流量或中止后繼吸附柱進水。反之，假使第一個吸附柱出水COD與進水濃度相差甚小，可減少進水量。

思考題

1．吸附等溫線有什么實際意義，做吸附等溫線時為什么要用粉狀活性炭?2．間歇式吸附與連續式吸附相比，吸附容量q是否一樣?為什么?3．Freundlich吸附等溫線和Bohart-Adams關系式各有何實際意義?

應用

斜板沉淀試驗

1.試驗目的

①了解KL-GSXC-1-B型改良升流式斜流沉淀池的結構和使用方法。②比較斜流沉淀池與普通沉淀池的沉淀效果。2.試驗裝置及材料

①KL-GSXC-1-B型改良升流式斜流沉淀池

②測定懸浮物的設備：分析天平，具塞稱量瓶、烘箱、濾紙、漏斗、量筒、燒杯等。③水樣：實際工業廢水或粗硅藻土等配制水樣。3.試驗步驟

①將處理水倒入貯水槽；

②選擇控制器板面定時/不定時開關；

③開啟電源，啟動水泵電機，調整流量。流量調整要適當，過大會降消極淀效果。具體選擇視具體廢水水質而定。

④待處理畢（自動定時停機或視效果手動停機），取樣化驗，并開泵抽洗內腔。⑤測定進出水樣懸浮物固體量。懸浮性固體的測定方法如下：首先調烘箱

至(105土1)℃，疊好濾紙放入稱量瓶中，開啟蓋子，將稱量瓶放入105℃的烘箱烘至恒重。然后將已恒重好的濾紙取出放在玻璃漏斗中，過濾水樣，并用蒸餾水沖凈，使濾紙上得到全部懸浮性固體，最終將帶有濾渣的濾紙移入稱量瓶，烘干至恒重。⑥懸浮性固體計算

式中ω1——稱量瓶十濾紙質量，g；

ω2——稱量瓶十濾紙十懸浮性固體的質量，g；V——水樣體積，100mL。

⑦計算不同流速條件下，沉淀物的去除率。設進水懸浮物濃度c0，出水的懸浮物濃度ci，水樣的去除率

。

4.可能故障及處理①空氣開關老跳閘

水泵電機或電機燒毀短路，或啟動電容損壞，找出故障更換維修之，或換新泵。②漏電保護器動作

本機水泵電機或控制器處有短路現象，找出故障或維修或更換之。③水泵不上水

水泵水管堵塞，或自吸灌水管灌水太少。

斜板除油試驗

1.試驗目的

①了解KL-XBGY-1-B型斜板隔油池的結構和使用方法。②把握斜板隔油池的除油原理。2.試驗裝置和材料

①KL-XBGY-1-B型斜板隔油池

②測定油含量的設備：分析天平，具塞稱量