化工实训实验 自由沉淀+活性炭吸附水处理实验(材料).doc

化工实训实验 自由沉淀+活性炭吸附水处理实验一、 实验目的：（1）了解自由沉淀、活性炭吸附的水处理基本原理。（2）掌握自由沉淀的实验方法，并能对实验数据进行计算。（3）掌握活性炭吸附公式中常数的确定方法。二、 实验原理：自由沉淀的特征是：水中的固体悬浮物浓度不是很高，而且不具有凝聚的性质，在沉淀的过程中，固体颗粒不改变形状、尺寸，也不互相粘合，各自独立的完成沉淀过程。废水中的固体颗粒在沉砂池中的沉淀以及低浓度污水在初沉池中的沉降过程都是自由沉淀。自由沉淀过程可以由斯托克斯公式(Stokes)进行描述，即：式中：u颗粒的沉速； g颗粒的密度； 液体的密度 液体的粘滞系数； g重力加速度； d颗粒的直径。但是由于水中颗粒的复杂性，公式中的一些参数很难确定，因此对沉淀的效果、特性的研究，通常要通过实验来实现。本实验就是通过测定在一个自由沉淀的有机玻璃管内同一截面上不同时间的浊度，计算沉淀速率和沉淀（去除）率，从而得到沉淀率-沉淀速率的关系曲线。同时，考察理想沉淀池我们可以得到：式中：Q沉淀池的设计处理水量 A沉淀池的面积 u颗粒沉速 q表面负荷表面负荷q与颗粒沉速u在数值上是相等的，但是单位不同，通过沉淀性能测定求得应去除颗粒群的最小沉速u，同时也就得到了理想沉淀池的表面负荷q值。通过上式可以看到，在一定流量（处理水量）下，沉淀池表面积越大，则分离的悬浮颗粒沉淀速率越小，颗粒粒径也就越小，由沉淀性能曲线可知，其沉淀率越大。由此看出，沉淀池的沉淀率仅与颗粒沉速或者表面负荷有关，而与沉淀池的深度和沉淀时间无关。因此，在可能的条件下，应该把沉淀池建的浅些，表面积大些，这就是颗粒沉淀的浅层理论。在普通沉淀池内装设斜板（斜管），也是基于这个理论。经过自由沉淀后的一级出水进行活性炭吸附，进一步提升出水水质。当活性炭对水中杂质吸附时，会同时发生吸附和解吸现象，当吸附和解吸处于平衡状态时，称之为吸附平衡，这是活性炭和水之间的溶质浓度具有一定的分布比值，描述吸附容量qe与吸附平衡时溶液浓度C的关系常用Fruendlich吸附等温式来表达：qe=kC1/n qe：吸附容量（mg/g）k：与吸附比表面积、温度有关的系数n：与温度有关的系数 n1C：吸附平衡时溶液浓度（mg/L）这是一个经验公式，通常用图解方法来求k、n值，方法是将上式取对数变成线性关系：lgqe=lg= lgC + lgk C0：水中被吸附物质原始浓度（mg/L）C：被吸附物质的平衡浓度（mg/L）m：活性炭投加量（g/L）三、 实验设备及仪器仪表：1、振荡器或摇床 2、pH计 pHS型 3、活性炭、甲基橙 4、分光光度计 5、温度计、三角烧杯、漏斗、1000mL烧杯、50mL容量瓶、自由沉淀装置、秒表等。四、实验步骤：（一）自由沉淀过程实验前准备工作：将定量池纸编号后，与表面皿一道（一张滤纸用一个表面皿）放入洪箱，在103105的温度下，烘至恒重后称其重量W1，计入下表中。检查沉淀柱、进水泵、原水箱的管线连接，无误后，以清水注入原水箱，并开动水泵将沉降柱、原水箱以及相应连接管道冲洗干净，排出积水后，关闭所有开关。 （1）将废水倒入溶液调配水箱，搅拌5分钟使废水悬浮物分布均匀。取原水100mL过滤、烘干，用重量法测出悬浮物浓度C，填下表中。 （2）开启沉降柱进水阀门，用标尺计量水位到所需高度后，关闭进水阀门，同时按下秒表开始计时。 （3）经过5、10、15、20、30、60，分别在中端取样，每取样一次时，取样前记录沉降柱中水面高度H，并记入下表中，每次取样时先排出取样管中积水，再取样100mL。 所得水样按先后顺序，分别用预先准备好的定量滤纸过滤，过滤后的滤纸连同相应表面皿一道送入烘箱中，在103105下烘干1小时后，然后放入干燥器内冷却并称量得W2，记入下表中。 此时，水中残余悬浮物浓度为：（4）列表计算各沉降时间下沉速度U和水中残留悬浮物浓度与原悬浮物浓度之比值（CC0），记入表12并绘制沉降性能曲线及u与Y的关系曲线。 （二）活性炭吸附过程（1）甲基橙标准曲线制作：用吸量管分别吸取0.1、0.2 、0.3、 0.4、0.5、0.6 mL 5.00 mg.mL-1标准甲基橙溶液于6只50 mL 比色管中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。用1 cm石英比色皿，以蒸馏水为参比，在最大吸收波长（464nm）处分别测定各标准溶液的吸光度A，记录所得读数。（2）自配废水，称 mg甲基橙粉末配成1L废水，取50ml作为活性炭吸附过程的原水，测定其吸光度A0、pH及温度，记录数据。（3）在5个三角烧杯中分别放入150、200、240、280、320mg经过烘干的粉状活性炭，加入150ml经过自由沉淀过程后的甲基橙废水，放入振荡器或摇床振荡30min。（4）用滤纸过滤各三角烧杯中水样，取净水并测定吸光度Ai（i=1、2、3、4、5）值。注意事项：（1）所求得的qe如果出现负值，则说明活性炭明显地吸附了溶剂，此时应掉换活性炭或水样。（2）活性炭回收。五、 实验结果整理：（一）自由沉淀实验记录表：（二）活性炭吸附过程数据记录表1、甲基橙的标准曲线标准系列号123456浓度(mg/L)吸光度根据以上数据，绘制出甲基橙标准曲线。2、 吸附实验数据记录与处理原水pH= 原水水温= 标号原水水样1水样2水样3水样4水样5吸光度Ai浓度Ci杯号水样体积（mL）原水样C0（mg/L）吸附平衡后C（mg/L）