【最新】给水排水实验指导书(版)

《【最新】给水排水实验指导书(版)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【最新】给水排水实验指导书(版)（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

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，重新进入水中即同时发生

2、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m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x eq(1-1)/(gxqe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eq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、pH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。eq描述吸附容量 与吸附平衡时溶液浓度 的关系有 和

3、eqCBETLangmuir.吸附等温吸附式。在水和污水处理中通常用 表达式来比Fruendlih Fdleh较不同溶液浓度时的活性炭的吸附容量，即(1-2)neKCq1式中： 吸附容量 ；e )/(gm与吸附比表面积、温度有关的系数；与温度有关的常数， ；n1n吸附平衡时的溶液浓度 C)/(Lg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） 。Kn为了方便易解，往往将式（1-2）变换成对数线性关系式：（1-3）CmCqe lg1llg0式中： 水中被吸附物质原始浓度 ;0C)/(L被吸附物质的平衡浓度 ;活性炭投加量 m)/(Lg15020025030035040

4、04505000 25 50 75 100 125 150C(mg/L)qe(mg/g)图 1-1 吸附等温线曲线y = 0.1418x + 2.36352.22.32.42.52.62.7-1 0 1 2 3lg(C)lg(C0-C)/m图 1-2 、 的图解求法Kn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neKCq1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。这时应对活性C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。AdamsBohrt（1-4）1ln00BCKNVDCT式中： 工作时间 ;)(h吸附柱中流速 ;V/m活性炭层厚

5、度 ;D)(流速常数 ;K/3hg吸附容量 ；0N)(入流溶质浓度 ；C/L容许出流溶质浓度 。B )(mg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。B（1-5）1ln00BCKNVD式中 为临界厚度，其余符号同上面。0D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01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1BC02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2B 03C度 、 便可求出流速常数 值。0 K图 1-3 间歇式活性炭吸附实验装置 图 1-4

6、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OHSClN23186186.95mg/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mg活性炭，分别加入 8 个 50 的比色管。ml3. 分别在各比色管中加满 50 0.0005 的亚甲基兰溶液，将比色管逐个固M

7、定在振荡器上振荡 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。mClglg7. 从吸附等温线上求出 、 值，代入式（1-2）求出 吸附等温式。KnFruendlih8. 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

8、标上0读出 。这一数值代表的单位重量炭的吸附量就是炭的最终能力。mX/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。M2. 将蠕动泵的流量调整至 25 ，记录开始时间。 min/L3. 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

9、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： 学 号： 实验日期： 3.18 同组实验者姓名： 水样亚甲基兰浓度：186.95 ， ：4.8 ，温度： 19 Lmg/pH振荡时间： 45 ， 水样体积： 50 。in2. 各比色管中水样过滤后，亚甲基兰测定结果，建议按表 1-1 填写。3. 以 为纵坐标， 为横坐标绘出 吸附等温线。mC。lglgFruendlih4. 从等温线上求出 、 值，代入式（1-2） ，求出 吸附等温式。Kne表 1-1 间歇式吸附实验记录表杯号水样体积()mL原水样亚甲基兰浓度 0（ ）g/吸附平衡后亚甲基兰浓度（）Lmg

10、/Clg活性炭投 加量( )Lm/C。( )g/m。l0 50 186.95 186.951 50 186.95 108.622 50 186.95 65.703 50 186.95 52.204 50 186.95 21.995 50 186.95 8.696 50 186.95 0.867 50 186.95 0.36(二)连续流吸附实验结果整理1. 实验测定结果建议按表 1-2 填写。班 级： 姓 名： 学 号： 实验日期： 3.18 同组实验者姓名： 原水 浓度： ，水温： 19 ，蠕动泵流量： 25 CODLmg/Lm/： ，活性炭吸附容量： pHeqgm/表 1-2 连续流吸附实验

11、记录1 号柱 2 号柱 3 号柱工作时间(h) C01(mg/l)D1(m)V1(m/h)C02(mg/l)D2(m)V2(m/h)C03(mg/l)D3(m)V3(m/h)出水浓度C(mg/l)45 4.67 502. 根据实验所测得的数据代入式（1）求出流速常数值。 （其中 采用0N进行换算，活性炭容量 左右）eq 3/7.0cmgr3. 如果流出亚甲基兰浓度为 10 ，求出活性炭柱炭层的临界值 。L0D吸光度的记录:0 3 2 1 0 0.0054 0.049 0.670六、实验结果讨论1. 间歇吸附与连续流吸附相比，吸附容量 和 是否相等？怎样通过实验求eq0N出 值？0N2. 通过本

12、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？实验二 混凝实验一、 实验目的1. 了解絮凝剂的筛选方法、掌握混凝实验的操作条件。2. 观察不同投药量的絮凝效果，掌握在 一定的情况下最佳投药量筛选。pH3. 观察不同 值条件下的絮凝效果，掌握投药量一定条件下时最佳 条件pH pH筛选。4. 通过实验现象的观察和实验结果的分析，加强对混凝理论的理解。二、实验原理胶体颗粒（胶粒）带有一定的电荷，它们之间的电斥力是胶体稳定性的主要因素。胶粒表面的电荷值常用电动电位 来表示，又称为 电位。 电Zetaet位的高低决定了胶体颗粒之间的斥力的大小和影响范围。一般天然水中胶体颗粒的 电位约在 3

13、0 以上，投加混凝剂后，只要Zetamv该电位降到 15 左右即可得到较好的混凝效果。相反，当 电位降到零，mv eta往往不是最佳混凝状态。投加混凝剂的多少，直接影响混凝效果。投加量不足不可能有很好的混凝效果。同样，如果投加的混凝剂过多也未必能得到好的混凝效果。水质是千变万化的，最佳的投药量各不相同，必须通过实验方可确定。在水中投加混凝剂如 、 以后，生成的 、 化合342)(SOAl3FeCl )(IAl)(IFe物对胶体的脱稳效果不仅受投加的剂量、水中胶体颗粒的浓度影响，还受水的值影响。如果 值过低（小于 4） ，则混凝剂水解受到限制，其化合物中pHpH很少有高分子物质存在，絮凝作用较差

14、。如果 值过高（大于 9-10） ，它们就pH会出现溶解现象，生成带负电荷的络合离子，也不能很好发挥混凝作用。投加了混凝剂的水中，胶体颗粒脱稳后相互聚结，逐渐变成大的絮凝体，这时，水流速度梯度 值的大小起着主要作用。在混凝搅拌实验中，水流速度G梯度 值可按下式计算：（2-1）VP式中： 搅拌功率 ；P)/(sJ水的粘度 ；a被搅动的水流体积 。V)(3m在本实验中，水流速度梯度 值由混凝搅拌机微电脑自动给出。G三、实验装置与设备1. ZR4-6 型微机控制混凝搅拌机 1 套（见图 2-1）2. 浊度仪 TSZ 型 1 台3. 酸度计（或 PH 试纸） 1 台4. 玻璃仪器 若干5. 秒表6. 自动进样器等图 2-1 混凝搅拌装置四、实验步骤混凝实验分为最佳投药量、最佳 值、最佳水流速度梯度三部分。实验pH用水配制：将配水槽注满自来水，按照 400 浓度配制高岭土浊度水水样。Lmg/由于自来水中碱度不够，因此配水时应同时投加 300 的 （根据配/32CONa水槽中自来水的体积，分别计算高岭土及 的投加量） 。原水配好后，测32CONa定原水水样的特性，即混浊度、 值、温度。p在不改变原水 的条件下进行最佳投药量实验。选定一种搅拌速度变化pH方式，确定最佳投药量。然后按照最佳投药量筛选混凝最佳 值