给水排水实验指导书(2012版)

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1、水处理实验指导书东南大学环境工程实验室二O一二年四月实验一活性炭吸附实验一、实验目的1.研究各种活性炭吸附性能，掌握等温吸附的测定方法和等温吸附曲线的绘制。2.掌握活性炭吸附公式中常数的确定方法。3.了解升流式连续活性炭吸附装置的设计及运行。二、实验原理活性炭对水中所含杂质的吸附既有物理吸附现象，也有化学吸着作用。有一些被吸附物质先在活性炭表面积聚浓缩，继而进入固体晶格原子或分子之间被吸附，还有一些特殊物质则与活性炭分子结合而被吸着。当活性炭对水中所含杂质吸附时，水中的溶解性杂质在活性炭表面积聚而被吸附。同时也有一些被吸附物质由于分子运动而离开活性炭表面，重新进入

2、水中即同时发生解吸现象。当吸附和解吸处于动态平衡时，称为吸附平衡。这时活性炭和水（即固相和液相）之间的溶质浓度，具有一定的分布比值。如果在一定的压力与温度条件下，用克活性炭吸附溶液中的溶质，被吸附的溶质为克，则单位重量的活性炭吸附溶质的数量,即吸附容量可按下式计算(1-1)的大小除了决定于活性炭的品种外，还与被吸附物质的性质、浓度、水的温度及值有关。一般说来，当被吸附的物质能够与活性炭发生结合反应、被吸附的物质又不容易溶解于水而受到水的排斥作用，且活性炭对被吸附物质的亲和作用力强，被吸附物质的浓度又较大时，值就较大。描述吸附容量与吸附平衡时溶液浓度的关系有和吸附等

3、温吸附式。在水和污水处理中通常用表达式来比较不同溶液浓度时的活性炭的吸附容量，即(1-2)式中：——吸附容量；——与吸附比表面积、温度有关的系数；——与温度有关的常数，；——吸附平衡时的溶液浓度这是一个经验公式，通常用图解方法求出、的值（见图1-1、图1-2）。为了方便易解，往往将式（1-2）变换成对数线性关系式：（1-3）式中：——水中被吸附物质原始浓度;——被吸附物质的平衡浓度;——活性炭投加量图1-1吸附等温线曲线图1-2、的图解求法连续流活性炭的吸附过程同间歇性吸附有所不同，这主要是因为前者被吸附的杂质来不及达到平衡浓度，因此不能直接应用上述公式。这时应对

4、活性炭吸附柱进行被吸附杂质泄漏和活性炭耗竭过程实验，也可简单地采用关系式。（1-4）式中：——工作时间;——吸附柱中流速;——活性炭层厚度;——流速常数;——吸附容量；——入流溶质浓度；——容许出流溶质浓度。根据入流，出流溶质浓度，可用式（1-5）估算活性炭柱吸附层的临界浓度，即保持出流溶质浓度不超过的炭层理论厚度。（1-5）式中为临界厚度，其余符号同上面。在实验时如果原水样溶质浓度为，用三个活性炭柱串联，则第一个活性炭柱的流出浓度即为第二个活性炭柱的流入浓度，第二个活性炭柱的流出浓度即为第三个活性炭柱的流入浓度。由各炭柱不同的流入、流出浓度、便可求出流速常数值。

5、图1-3间歇式活性炭吸附实验装置图1-4连续式活性炭吸附实验装置三、实验装置与设备1．升流式吸附装置1套2．HY-2型多用调速振荡器1台3．721型分光光度计1台4．蠕动泵1台5．过滤装置若干6．秒表7．自动进样器等8．0.0005M亚甲基兰溶液（化学式、浓度186.95mg/L）四、实验步骤(一)吸附等温线1.将粉末活性炭在150℃温度下烘干3小时。2.用电子天平称取0.0、5.0、10.0、15.0、20.0、30.0、40.0、50.0粉末活性炭，分别加入8个50的比色管。3.分别在各比色管中加满500.0005的亚甲基兰溶液，将比色管逐个固定在振荡器上振荡

6、45分钟。4.取下比色管，立即用漏斗滤纸过滤，滤液舍去最初与最后的部分，留中间部分供分析用。5.测定各滤液中残留的亚甲基兰的吸光度，并根据亚甲基兰溶液浓度—吸光度标准曲线查出滤液中残留的亚甲基兰浓度。（标准曲线以如下方法近似获得：测定原始亚甲基兰溶液(186.95mg/L)的吸光度A，在坐标系中得一点A0，过坐标原点及A0点作一直线即得）。6.将数据列表，以为纵坐标，为横坐标绘出等温吸附线。7.从吸附等温线上求出、值，代入式（1-2）求出吸附等温式。8.在图中相当于进水浓度处引一垂线与等温线相交，其交点可由纵坐标上读出。这一数值代表的单位重量炭的吸附量就是炭的最终

7、能力。但经验证明，这一数值很难用以准确预测设计中炭的投加量。因而还必须进行连续活性炭吸附系统的实验。（二）连续动态吸附柱实验1.配制250升0.0005亚甲基兰溶液。2.将蠕动泵的流量调整至25，记录开始时间。3.一小时后开始取样测定，直至吸附柱穿透为止。求出得到所需出水水质的最小接触时间。4.绘制装置简图，并自行设计实验步骤。动态实验包括以下步骤：1.确定得到所需出水水质的最小接触时间。2.不同流量下单位炭柱长度炭层的水头损失。3.确定投炭量。4.升流式与降流式的比较。五、实验数据结果整理（实验报告）(一)吸附等温线结果数据整理1.记录实验操作基本参数班级：姓名

8、：学号：实