活性炭吸附实验装置双柱

1、活性炭吸附实验装置实验说明手册上海同广科教仪器有限公司二00七年七月目 录第一章 实验目的1第二章 实验装置工作原理：1第三章 实验原理：1第四章 实验装置与设备2第五章 实验步骤3第六章 实验结果整理：. 3第七章 实验结果讨论 4第八章 装置的组成和规格 4第九章 定期检查项目 4第十章 设备发生故障，请马上拨打电话 4活性炭吸附实验说明书注：(本说明书及提供的各种计算方法和实验数据仅供参考：根据学校实际实验得出的数据为准。)一、实验目的：活性炭处理工艺是运用吸附的方法以去除异味、某些离子以及难进行生物降解的有机污染物。在吸附过程中，活性炭比表面积起着主要作用。同时，被吸附物质在溶剂中的溶

2、解度也直接影响吸附的速度。此外，pH的高低、温度的变化和被吸附物质的分散程度也对吸附速度有一定的影响。本实验采用活性炭间歇和连续吸附的方法，通过本实验确定活性炭对水中所含某些杂质的吸附能力。希望达到下述目的：1、掌握吸附实验的基本操作过程；2、加深理解吸附的基本原理；3、掌握吸附等温线的物理意义及其功能；4、掌握活性炭吸附实验的数据处理方法；5、了解不同活性炭的吸附性能及其选择方法。二、实验装置工作原理：本实验装置为二根活性炭吸附柱。在吸附柱内装填颗粒活性炭。吸附是一种物质附着在另一种物质表面的过程。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

3、，由于分子的运动而离开活性炭表面，重新进入水中，即发生解吸现象。当吸附和解吸处于动态平衡状态时，称为吸附平衡，这时活性炭和水之间的溶质浓度分配比例处于稳定状态。有些物质脱附后需定时在塔内活性炭中排出，这时用气、水反冲办法是最好的解决方法。时间一长，塔内的活性炭表面免不了要生长一些微生物膜，这是好事，一举二得，吸附塔又增加了接触氧化法。这时塔底要进气、充氧。空气多少视进水量而定。三、实验原理：活性炭对水中所含杂质的吸附即有物理吸附现象、也有化学吸着作用。有一些被吸附物质先在活性炭表面上集聚浓缩，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

4、质吸附时，水中的溶解性杂质在活性炭表面集聚而被吸附，同时也有一些被吸附物质由于分子的运动而离开活性炭表面，重新进入水中即同时发生解吸现象。当吸附和解吸处于动态平衡状态时，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。如果在一定压力和温度条件下，用m克活性炭吸附溶液中的溶质，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.吸附容量可按下式计算：qe x m（mg/g） （17-1）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、水的温度及pH值有关。一般来说，当被吸附的物质能够与活性炭发生结合反应、被吸附物质又不容易溶解于水而受

5、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，qe值就比较大。描述吸附容量qe与吸附平衡时溶液浓度C的关系有Lang-muir.BET和Fruendlieh吸附等公式。在水和污水处理中通常用Fruendlieh表达式来比较不同温度和不同溶液浓度时的活性炭的吸附容量，即 qeKC 1 n （17-2）式中：qe吸附容量（mg/g）； K与吸附比表面积、温度有关的系数； n与温度有关的常数，n1； C吸附平衡时的溶液浓度（mg/l）。这是一个经验公式，通常用图解方法求出K、n的值。为了方便易解，往往将式（17-2）变换成线性对数关系式：lgqe=lg C0C m 1

6、Gk+ 1 n 1gC （17-3）式中：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）。1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C，因此不能直接应用上述公式。这时应对吸附柱进行被吸附杂质泄露和活性炭耗竭过程实验，也可简单的采用Bohart-Adams关系式：T N0 C0u D u KN0 ln（ C0 CB 1） （17-4）式中：T工作时间（h）； u吸附柱中流速（m/h）； D活性炭层厚度（m）； K流速常数（m3/gh）； N0吸附容量（g/m3）； C0入流溶质浓度（mg/

7、l）； CB容许出流溶质浓度（mg/l）。根据入流、出流溶质浓度，可以用式（17-5）估算活性炭柱吸附层的临界厚度，即保持出流溶质浓度不超过CB的碳层理论厚度。 D0 u KN0 ln（ C0 CB 1） （17-5）式中：D0为临界厚度，其余符号同上。在实验时如果原水样溶质浓度为C01，用三个活性炭柱串连，则第一个活性炭柱的出流浓度CB1即为第二个活性炭柱的入流浓度C02，第二个活性炭柱的出流浓度CB2即为第三个活性炭柱的入流浓度C03。由各碳柱不同的入流、出流浓度C0、CB便可求出流速常数K值。四、实验装置与设备：（一）实验装置：本实验间歇性吸附采用三角烧杯内装入活性炭和水样进行振荡方法。

8、连续流式采用有机玻璃柱内装活性炭、水流自上而下连续进出方法。连续流吸附实验装置示意图。 1 2 4 3 1、有机玻璃管 2、活性炭层 3、承托层 4、隔板隔网 （二）实验设备和仪器仪表(由用户自行购买)：1、振荡器 THZ-82型1台2、pH计 pHS型1台3、活性炭柱 d1002000mm有机玻璃管3根4、活性炭 上海4mm5kg5、水样调配箱 长宽高0.50.50.6m31个7、测COD仪器1套8、温度计 刻度01001支9、水泵 CHB31台2五、实验步骤：（一）间歇式吸附实验步骤：1、 取活性炭2000mg放在蒸馏水中浸24h，然后放在103烘箱内烘干24h，再将烘干的活性炭研碎成0.

9、1mm以下的粉状；2、 配制水样1L，使其含CODMn浓度2050mg/l；3、 取100ml水样，测定原水的CODMn；4、 在5个三角烧杯中分别放入100、200、300、400、500mg粉状活性炭，加入150ml水样，放入振荡器振荡30min；5、 过滤各三角烧杯中水样，并测定CODMn值；6、 测出原水样pH及温度，记入表17-1。（二）连续流吸附实验步骤：1、 配制水样20L，使其含CODMn浓度50100mg/l；2、 取水样20ml释稀10倍，测出水样的CODMn浓度；3、 在活性炭吸附柱中，各装入碳层厚500mm活性炭；4、 启动水泵，将配制好的水样连续不断的送入高位恒位水箱

10、；5、 打开活性炭吸附柱进水阀门，使原水进入活性炭柱，并控制流量为100ml/min左右；6、 运行稳定5min后测定并记录各活性炭柱出水CODMn值；7、 连续运行23小时，并每隔60min取样测定并记录各活性炭柱出水CODMn值一次；8、 停泵，关闭活性炭柱进出水阀门。9、如反冲洗水泵及气泵同时打开反冲，水和气也可以单独反冲洗。注意事项：1、 间歇吸附实验所求得的qe如果出现负值，则说明活性炭明显的吸附了溶剂，此时应调换活性炭或调换水样。2、 连续流吸附实验时，如果第一个活性炭柱出水中CODMn值很小（小于20mg/l），则可增大进水流量或停止第二、第三个活性炭柱进水，只用一个碳柱。反之，

11、如果第一个碳柱进出水CODMn浓度相差无几，则可减少进水量。3、 进入吸附碳柱的水中混浊度较高时，应进行过滤去除杂质。六、实验结果整理：（一）间歇式吸附实验结果整理：1、记录实验操作基本参数： 实验日期 年 月 日 水样CODMn含量 mg/l pH 温度 振荡时间 min 水样体积 ml2、各烧杯中水样过滤后CODMn测定结果，建议按表17-1填写。3、以 lg C0C m 为纵坐标，lgC在横坐标绘出Fruendlich吸附等温线。4、 从吸附等温线上求出K、n值，代入式（17-2），求出Fruen-dlich吸附等温式。表17-1 间歇式吸附实验记录表杯号水样体积（ml）原水样CODMn

12、浓度C0（mg/l）吸附平衡后CODMn浓度C（mg/l）lgC活性炭投加量m（g/l）C0C m （mg/g）lg C0C m（二）连续流吸附实验结果整理：1、 实验测定结果建议按表17-2填写。2、 根据实验所测得的数据代入式（17-4），求出流速常数K值。（其中N0采用qe进行换算，活性炭容重r0.7g/cm3左右）。3、 如果出流CODMn浓度为10mg/l，求出活性炭柱碳层的临界厚度D0。3表17-2 连续流吸附实验记录实验日期 年 月 日原水COD浓度 mg/l 水温 pH值 活性炭吸附容量qe mg/g工作时间T（h）1号柱2号柱3号柱出水浓度CB（mg/l）C01（mg/l）D1（m）U1（m/h）C02（mg/l）D2（m）U2（m/h）C03（mg/l）D3（m）U3（m/h）七、实验结果讨论：1、 间歇吸附与连续流吸附相比，吸附容量qe和N是否相等？怎样通过实验求出N0值？2、 通过本实验，你对活性炭吸附有什么结论性意见？本实验如何进一步改进？八、装置的组成和规格：实验装置由四根活性炭吸附柱组成，配有活性炭填料2套、隔网、铜阀门取样口10只、阀门、连接管路、进水与反冲洗流量计2只、配水箱1只、水泵1台、防水板1张（厚度25mm）金属电控制箱1只、漏电保护开关1套、按钮开关2只、电源线、不锈钢台架等。活性炭吸附柱尺寸：直径高度1002000mm活性炭装填厚度：