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1、word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确实定方法。3. 了解升流式连续活性炭吸附装置的设计与运行。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外表积聚浓缩，继而进入固体晶格原子或分子之间被吸附，还有一些特殊物质如此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外表积聚而被吸附。同时也有一些被吸附物质由于分子运动而离开活性炭外表，重新进入水中即同
2、时发生解吸现象。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，被吸附的溶质为克，如此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(1-1)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、水的温度与值有关。一般说来，当被吸附的物质能够与活性炭发生结合反响、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。描述吸附容量与吸附平衡时溶液浓度的关系有和吸附等温吸附式。在水和污水处理中通常用表达式来
3、比拟不同溶液浓度时的活性炭的吸附容量，即 (1-2)式中： 吸附容量；与吸附比外表积、温度有关的系数；与温度有关的常数，；吸附平衡时的溶液浓度这是一个经验公式，通常用图解方法求出、的值见图1-1、图1-2。为了方便易解，往往将式1-2变换成对数线性关系式： 1-3式中： 水中被吸附物质原始浓度 ;被吸附物质的平衡浓度 ;活性炭投加量图1-1 吸附等温线曲线图1-2 、的图解求法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与达到平衡浓度，因此不能直接应用上述公式。这时应对活性炭吸附柱进展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。1-4式中： 工作时
4、间 ;吸附柱中流速;活性炭层厚度;流速常数;吸附容量；入流溶质浓度；容许出流溶质浓度 。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。 1-5式中为临界厚度，其余符号同上面。在实验时如果原水样溶质浓度为，用三个活性炭柱串联，如此第一个活性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、流出浓度、便可求出流速常数值。图1-3 间歇式活性炭吸附实验装置 图1-4 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 72
5、1型分光光度计 1台4 蠕动泵 1台5 过滤装置 假如干6 秒表7 自动进样器等8 0.0005M亚甲基兰溶液化学式、浓度186.95mg/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。粉末活性炭，分别参加8个50的比色管。3. 分别在各比色管中加满50的亚甲基兰溶液，将比色管逐个固定在振荡器上振荡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局部，留中间局部供分析用。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
6、)的吸光度A，在坐标系中得一点A0，过坐标原点与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。7. 从吸附等温线上求出、值，代入式1-2求出吸附等温式。8. 在图中相当于进水浓度处引一垂线与等温线相交，其交点可由纵坐标上读出。这一数值代表的单位重量炭的吸附量就是炭的最终能力。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。因而还必须进展连续活性炭吸附系统的实验。二连续动态吸附柱实验亚甲基兰溶液。2. 将蠕动泵的流量调整至25，记录开始时间。 3. 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
7、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拟。五、实验数据结果整理实验报告(一)吸附等温线结果数据整理1. 记录实验操作根本参数班 级： 姓 名： 学 号：实验日期： 3.18 同组实验者某某：水样亚甲基兰浓度：， ：4.8 ，温度： 19 振荡时间： 45 ， 水样体积： 50 。2. 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。4. 从等温线上求出、值，代入式1-2，求出吸附等温式。表1-1 间歇式吸附实验记录表杯号水样
8、体积()原水样亚甲基兰浓度0吸附平衡后亚甲基兰浓度活性炭投加量()()050150250350450550650750 (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 同组实验者某某：原水浓度：，水温： 19 ，蠕动泵流量： 25 ：，活性炭吸附容量：表1-2 连续流吸附实验记录工作时间(h)1号柱2号柱3号柱出水浓度C(mg/l)C01(mg/l)D1(m)V1(m/h)C02(mg/l)D2(m)V2(m/h)C03(mg/l)D3(m)V3(m/h)45502. 根据实验所测得的数据代入式1求出流速常数值。其中采用进展换
9、算，活性炭容量左右3. 如果流出亚甲基兰浓度为10，求出活性炭柱炭层的临界值。吸光度的记录:0 3 2 1 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？怎样通过实验求出值？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良？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优投药量筛选。3. 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优条件筛选。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
10、电斥力是胶体稳定性的主要因素。胶粒外表的电荷值常用电动电位来表示，又称为电位。电位的上下决定了胶体颗粒之间的斥力的大小和影响X围。一般天然水中胶体颗粒的电位约在30以上，投加混凝剂后，只要该电位降到15左右即可得到较好的混凝效果。相反，当电位降到零，往往不是最优混凝状态。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，最优的投药量各不一样，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，如此混凝剂水
11、解受到限制，其化合物中很少有高分子物质存在，絮凝作用较差。如果值过高大于9-10，它们就会出现溶解现象，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，水流速度梯度值可按下式计算： 2-1式中： 搅拌功率；水的粘度；被搅动的水流体积。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。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2-12. 浊度仪 TSZ型 1台3. 酸度计或PH试纸 1台4. 玻璃仪器 假如干5. 秒表6. 自动进样器等图2-1 混凝
12、搅拌装置四、实验步骤混凝实验分为最优投药量、最优值、最优水流速度梯度三局部。实验用水配制：将配水槽注满自来水，按照400浓度配制高岭土浊度水水样。由于自来水中碱度不够，因此配水时应同时投加300的根据配水槽中自来水的体积，分别计算高岭土与的投加量。原水配好后，测定原水水样的特性，即混浊度、值、温度。在不改变原水的条件下进展最优投药量实验。选定一种搅拌速度变化方式，确定最优投药量。然后按照最优投药量筛选混凝最优值，最后根据最优投药量、最优值，筛选最优速度梯度。 在本实验中所需的药剂为：1. 混凝剂 浓度 10% 浓度 10%聚合氯化铝PAC 浓度 10%(三种混凝剂每组同学选做一种) 浓度 10% 浓度 10%一最优投药量实验步骤1. 确定形成絮体矾花所用的最小混凝剂量。方法：用一个实验烧杯取原水1000，设置混凝机程序单段：中速搅拌100，搅拌时间3，记下该程序号并运行该程序同时运行，同时向实验烧杯中投加所选用的混凝剂1，搅拌3后，观察有无矾花。假如无矾花出现，如此再次投加1的混凝剂，直至出现矾花为止。此时累计投加的混凝剂量作为形成矾花的最小投加量。2. 将烧杯中的实验用水倒掉，并将混凝机所附6个实验烧杯，分别参加1000 原水，置于实验搅拌机平台上。
