双对数坐标纸
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2023年3月20日发(作者：交流稳压器)实验二活性炭吸附实验
一、实验目的
(1)通过实验进一步了解活性碳的吸附工艺及性能。
(2)掌握用间歇法确定活性炭活性炭处理污水的设计参数的方法。
二、实验原理
活性炭处理工艺是运用吸附的方法来去除异味、某些离子以及难以进行生物
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影响。
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上积聚浓缩，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q
e
，即吸附容量可按下式计算
m
x
q
e
(1)
）（C-CVX
0
式中：qe——吸附容量（mg/g）
C——吸附平衡浓度（mg/L）
C
0
——吸附质初始浓度（mg/L）
V——水样体积（ml）
q
e
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。一般说来，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，q
e
值就比较大。
描述吸附容量q
e
与吸附平衡时溶液浓度C的关系有Langmuir、BET和
Fruendlieh吸附等温式。在水和污水处理中通常用Fruendlich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
n
1
e
KCq
(2)
式中：q
e
——吸附容量(mg/g)；
C——吸附平衡时的溶液浓度(mg/L)；
K，n——与溶液的温度、pH值以及吸附剂和被吸附剂物质的性质有
关的常数。
K，n的求法：(2)式为一个经验公式，通常用图解方法求出K，n的值．为
了方便易解，多将式(2)取对数变形，即：
lgC
n
1
lgKlgq
e
(3)
当qe、C相应值点绘在双对数坐标纸上，所得直线斜率为1/n，截距为K。
三、实验装置与设备
(一)实验装置
因时间关系，本实验采用间歇性吸附实验操作方法，采用三角烧杯内装入活
性炭和水样进行振荡方法。
(二)实验设备及仪器仪表
1．振荡器1台
2．pH计（或精密pH试纸）
3．粉末装活性炭
4．500mL三角甁
5．亚甲基蓝溶液
6．250mL量筒
7．分析天平
8．温度计刻度0～100℃
9．分光光度计
10.称量纸
11.100mL容量瓶
四、实验步骤
(一)绘制亚甲基蓝标准曲线
用移液管分别吸取浓度为100mg/L亚甲基蓝标准溶液5、10、20、30、40mL
于100mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至100mL刻度处，摇匀，以蒸馏水为参比，在
波长470nm处，用1cm比色皿测定吸光度，绘出标准曲线。
(二)吸附动力学实验
1.测定一定浓度亚甲基蓝原水水样温度、pH值、吸光度。
2.用称量纸准确称量60mg粉末活性炭分别置于8个500mL三角瓶内。
3.用量筒分别准确量取200mL原水倒入上述三角瓶内，再置于振荡器上
(120rmin,25℃)，并开始计时。
4.在5、10、20、30、50、70、90、120min时各从振荡器上取出一个三角瓶，
并立即用注射针筒和滤膜过滤活性炭，取滤出液测定吸光度，并根据亚甲基蓝标
准曲线换算浓度并记录。
5.绘制C-t曲线，分析达到吸附平衡的时间。
(三)吸附等温线实验
1.准确称量10、20、30、40、50、60mg活性炭分别置于500mL三角瓶内。
2.用量筒分别准确量取200mL原水倒入上述三角瓶内，将三角瓶置于振荡器
上，并同时计时。
3.根据吸附动力学实验所确定的达到吸附平衡的时间进行振荡（为缩短实验
时间，这里取1h）后停止振荡，每个三角瓶中溶液用注射针筒和滤膜过滤活性炭，
取滤出液测定吸光度，并根据亚甲基蓝标准曲线换算浓度并记录。
4.以lgq
e
为纵坐标，lgC为横坐标绘制Fruendlich吸附等温线。
5.从吸附等温线上求出K和n，代入（2）式，求出Fruendlich吸附等温式。
五、注意事项
1.注意正确操作分光光度计。
2.原水吸光度需经滤膜滤过后测定。
3.准确称取活性炭、准确量取原水，以减少实验误差。
4.做吸附动力学实验时，为减少实验误差，在每一个三角瓶内加完水样后立
即放入振荡器，并同时计时。
六、实验结果整理
1.基本参数
原水水样吸光度_____________，pH_____________，温度____________
2.吸附动力学实验记录
杯号开始时间时间段（min）结束时间吸光度浓度C
15
210
320
430
550
670
790
8120
吸附平衡时间：____________.吸附容量_______________
3.吸附等温线实验记录
杯
号
水样体
积（mL）
原水水样
浓度C0
（mg/L）
吸附平
衡后吸
光度
吸附平衡
后浓度C
（mg/L）
LgC
活性炭
投加量
m（mg）
（C0-C）/mLg（C0-C）/m
1
2
3
4
5
6
七、实验结果讨论
1.活性碳投加量对于吸附平衡浓度的测定有什么影响，该如何控制？
2.实验结果受哪些因素影响较大，该如何控制？
3.吸附等温线有什么现实意义?