静态吸附实验指导书

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1、静态吸附实验指导书、实验目的1、了解吸附剂的吸附性能和吸附原理；2、掌握吸附等温线和吸附动力学方程。二、实验水样与吸附剂实验水样釆用一定浓度的自配有机物溶液（如浓度为25mg/L的亚甲基蓝溶液）。选定某有机物之前首先需确定该有机物浓度的分析方法。吸附剂为活性炭，有粉末、粒状和柱状等多种形式。粉末活性炭的制备过程如卜*:吸附剂经磨细（一般采用通过0.1mm筛孔以卜的粒径）、水洗f,分别配制成80目和200目，在110°C下干燥（烘干1小吋）后备用。三、实验原理活性炭的吸附能力以吸附量％表示，如果在一定压力和温度条件下，用m克活性

2、炭吸附溶液屮的溶质，被吸附的溶质为*毫克，则单位重量的活性炭吸附溶质的数量％即为吸附容量（吸附量）。V(co-ce)m式屮：％:活性炭吸附景，即单位重量的活性炭所吸附的物质重量，mg/g；x:被吸附物质重量，mg;m:活性炭投加量，g;V:水样体积，L;C（）、Ce:分别为吸附前原水及吸附平衡时污水中的物质浓度，mg/Lo&的大小除了决定于活性炭的品种之外，还与被吸附物质的性质、浓度、水的温度pH值宥关。由吸附容量&和平衡浓度Ce的关系所绘出的曲线为吸附等温线，表示吸附等温线的公式为吸附等温式。最常用的吸附等温式是朗格缪尔（L

3、angmuir）模型和弗兰德利希（Freundich）模型。Langmuir方程是假设吸附刑的表面是单一、丌放的，且任一个吸附位点只能容纳一个被吸附离子，且所冇吸附位点的吸附性能相同，故属于单分子M吸附模型。当吸附剂表面的吸附位点达到饱和时，吸附剂的吸附量为最人值，在吸附剂表面上的各吸附位点间无被吸附离+的转移运动，且在体系达到平衡吋，吸附与脱附速度是相等的。Freundlich方程假设吸附剂表面的活性吸附位点的分布是不均匀的，吸附不受单层吸附的限制，可以用來描述不同体系的吋逆吸附。Langmuir：qe=q,naxbCel(

4、l+bCe);Ce/qe=1!q"iaxb+Ce/qmax(线性表达式)(在坐标轴上，以1/&(^mg)为纵坐标，/Ce(L/mg)为横坐标，按静态吸附实验结果绘图，可得直线，纵坐标上的截距为％值，斜率为b值。)r丄Freundich:qe=—=KC^；ogqe=iogK+l/nIogCe(线性表达式)m(在双对数坐标轴上，以吸附容量如为纵坐标，Ce为横坐标，按静态吸附实验结果绘图，可得直线，纵坐标上的截距为K值，斜率为1/n值。)式中：G是溶液的初始污染物浓度，mg-L1；是溶液中污染物的平衡浓度，mg-L1；qe和分布

5、是•衡吸附景和最人吸附景mg*gd;足Langmuir模型常数；尺和w足Freundlich模型沿数。从Langmuir方程中定义一个无量纲分离因子來预测该吸附反应是否为有利过程，其定义式为：RL=l/(l+b.C0)Rl>1时为不利吸附；Rl=1吋为线性吸附；Rl=O吋为不可逆吸附；0

6、速率冇多大，它主要研究吸附速率随吋间的变化规律，分析对速率的影响因素，继而探讨吸附机理。动力学研究和动态连续性吸附研究，提供了吸附反应的速率和水动力参数，这在工艺流程设计屮都是非常重耍的。吸附过程受扩散控制、混合控制、势垒控制的影响，学者研究创建了基于反应时间、以吸附量为基础的动力學模型来描述吸附系统的反应级数。为了研究吸附机理和吸附过程潜在的速率控制步骤，比如膜传质阻力、颗粒内扩散和快速的、尤速率控制的阶段的扩散过程等对化学反应进程的影响，多采用动力学模型來对污染物的吸附实验数据进行检验。假设吸附剂微粒是球形的，II只发生吸

7、附剂的表面吸附。只要实验数据是在充分振荡混匀的静态吸附实验屮进行的，即可假定外部的膜扩散对吸附速率是没有影响的。常用的吸附动力学方程有准一级动力学模型和准二级动力学模型。准一级动力学模型假定吸附受扩散步骤的控制，.ft吸附速率与平衡吸附景与r时刻吸附量的差值成正比，其再体表达式为：dq,/dt=ki（qe-qt）；g（qe-qt）=-（々i/2.303）r（线性表达式）（在坐标轴上，以lg（和-6/,）为纵坐标，t（min）为横坐标，按静态吸附实验结果绘图，可得直线，纵坐标上的截距为％值，斜率为幻值。）准二级动力学模型假定吸

8、附速率受化学吸附机理的控制，该机理涉及到吸附剂与耍去除离子之间的电子共用或转移，其再体表达式为：dq,/dt=k2（qe-qi）2;t/qt=（^2^2）''+（线性表达式）（在坐标轴上，Uqt为纵坐标，Z（min）为横坐标，按静态吸附实验结果绘图，可得直线，纵坐标上的截距为