静态吸附实验指导书.doc

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1、静态吸附实验指导书　　静态吸附实验指导书　　一、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采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下吸附剂经磨细（一般采用通过0.1mm筛孔以下的粒径）、水洗后，分别配制成80目和200目，在110℃下干燥（烘干1小时）后备用。　　三、实验原理活性炭的吸附能力以吸附量qe表示，如果在一定压力和温度条件下，用m克活性炭吸附溶液中的溶

2、质，被吸附的溶质为x毫克，则单位重量的活性炭吸附溶质的数量qe即为吸附容量（吸附量）。　　0()eeVCCxqmm?==式中qe活性炭吸附量，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　　0、Ce分别为吸附前原水及吸附平衡时污水中的物质浓度，mg/L。　　qe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值有关。　　由吸附容量qe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（Langmuir）模型和弗兰德利希（Freundich）模型

3、。　　Langmuir方程是假设吸附剂的表面是单　　一、开放的，且任一个吸附位点只能容纳一个被吸附离子，且所有吸附位点的吸附性能相同，故属于单分子层吸附模型。　　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大值，在吸附剂表面上的各吸附位点间无被吸附离子的转移运动，且在体系达到平衡时，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，可以用来描述不同体系的可逆吸附。　　Langmuirqe=qmaxbCe/(1+bCe)；Ce/qe=1/qmaxb+Ce/qmax（线性表达式）以（在坐标轴上，以1/qe（g/mg）为

4、纵坐标，1/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）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qmax为值，斜率为b值。　　）Freundichqe=1nexKCm=；；logqe=logK+1/nlogCe（线性表达式）量（在双对数坐标轴上，以吸附容量qe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C0是溶液的初始污染物浓度，mg·L-1；Ce是溶液中污染物的平衡浓度，mg·L-1；qe和qmax分布是平衡吸附量和最

5、大吸附量mg·g-1；b是Langmuir模型常数；K和n是Freundlich模型常数。　　从Langmuir方程中定义一个无量纲分离因子RL，来预测该吸附反应是否为有利过程，其定义式为RL=1/(1+b·C0)RL﹥1时为不利吸附；RL=1时为线性吸附；RL=0时为不可逆吸附；0﹤RL﹤1时为有利吸附，且在此范围内，RL越大，越有利于污染物的去除。　　由吸附等温线可以比较不同活性炭的吸附效果，并由此计算将所需去除的溶质从初始浓度C0降低到要求浓度，所需投加的活性炭数量。　　吸附动力学的研究可以直观地说明吸附反应是如何进行的，反应速率有多大，它主要研究吸附速率随时间的变化规律，分析对速率的影

6、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，这在工艺流程设计中都是非常重要的。　　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学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、无速率控制的阶段的扩散过程等对化学反应进程的影响，多采用动力学模型来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，且只发生吸附剂的表面吸附。　　只要实验数据是在充分振荡混匀的静态吸附实验中进行的，即可假定外部的膜扩散对吸附速率是没有影响的。

7、　　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，且吸附速率与平衡吸附量与t时刻吸附量的差值成正比，其具体表达式为dqt/dt=k1(qe-qt)；lg(qe-qt)=lgqe-(k1/2.303)t（线性表达式）（在坐标轴上，以lg(qe-qt)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）为横坐标，