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1、一、数据记录1、基础数据：水样体积：5.00mL室温：25C吸附时间：30min活性炭吸附实验I一一等温吸附曲线拟合重锯酸钾消解液体积：5.00mL硫酸亚铁钱滴定液浓度：0.0136mol/L搅拌强度:150r/min2、间歇式活性炭吸附实验数据表6-1活性炭吸附数据记录表活性炭COD滴定数据记录出水COD浓度COD去除量q初始读数终点读数消耗量mgmLmLmLmg/Lmgmg/g纯水0.003.853.850.000.000.00原水0.000.200.2079.420.000.001000.001.001.0062.026.9669.632000.001.551.5550.0511.755
2、8.753000.001.951.9541.3415.2350.774000.002.202.2035.9017.4143.525000.002.502.5029.3820.0240.04其中，活性炭吸附量q的计算公式如下：_V(CG)Q=M式中，q一活性炭吸附量，mg/g；V污水体积，mL：Co吸附前原水的COD浓度，mg/L；q一吸附平衡后污水中COD浓度，mg/L；M活性炭的用量，g;现以活性炭投加量100mg为例，其活性炭吸附量q计算过程如下:V(C0-CJ4004-1000X(79.4262.02)q=wo.woo=6963m8/8二、数据处理与分析1、COD去除率与误差分析表6-2
3、是根据表6-1原始数据整理得到的活性炭用量与出水COD浓度、COD去除率的相关数据，图6-1是根据表6-2所得数据绘制的双Y轴曲线图。表6-2活性炭用量、出水COD浓度及COD去除率数据表活性炭mg出水CODmg/L去除率%原水79.420.0010062.028.7720050.0514.8030041.3419.1840035.9021.9250029.3825.21EqulibiriumConcentrationofCODRemovalRateofCOD(、6lu)QooJoco8coolu.2一q=nb山图6-1活性炭用量与COD平衡浓度、COD去除率关系曲线图结合表6-2和图6-1可
4、知，随着粉末活性炭PAC投加量的增大，水样中COD的出水浓度可由初始的79.42mg/L最多下降至29.38mg/L,而对应的COD去除率也可由100mgPAC时的&77%提升至500mgPAC时的25.21%。其中，实验误差來源主要有以下几个: 微波消解时吸附可能仍未达到平衡本实验活性炭的吸附时间为30min,根据相关文献资料（刘成波.活性炭吸附法去除废纸造纸废水中的COD.纸与造纸.2003年7月.），活性炭对污水中有机物的吸附平衡时间一般在lh以上，否则仍是为达到平衡状态的。因此，可推断出实验时活性炭的吸附时间过短，可能导致COD吸附量偏小，进而使计算得到的COD出水浓度偏高以及去除率偏
5、低。 PAC发生漏滤实验发现，即使在过滤时滤纸未发生破裂的情况下滤液的NTU仍会随着PAC投加量的增大而略微增大，也即PAC发生漏滤，这可能是滤纸孔径较大、PAC粒径较小的缘故。而PAC的漏滤无疑会增大水样的COD浓度，因此会使得最终的COD出水浓度偏高。 滤纸对COD的截留实验发现，滤纸对污水中的COD有明显的截留作用，即过滤次数越多则滤液中的COD浓度越低。因此，这将导致COD的去除率比真正因活性炭吸附而去除的去除率高。 水温变化与pH的影响根据相关文献资料（李子龙.活性炭吸附水中金属离子和有机物吸附模式和机理的研究.环境科学与管理.2009年10月），活性炭对污水中有机物的去除深受水温与
6、pH的影响，表现为水温越高吸附效果越差，微酸性环境有利于活性炭吸附等。由于活性炭吸附反应属于放热反应，且活性炭的投加量越多放热效应越明显,因此其吸附效果会比预期效果差。因此，在活性炭投加量较多时，COD的出水浓度会比理论值偏高。2、Freundlich方程拟合Freundlich方程常用于活性炭吸附等温线的拟合，其形式如下：1q=K-Cn式中，q一一活性炭吸附量，mg/g；C一一被吸附物质的平衡浓度，g/L；K,n一一与溶液的温度、pH值及吸附剂和吸附质性质有关的常数。对Freundlich取对数后变换为下式：1lgq=lgK+-lgCn当q、C相应点会在双对数坐标轴纸时，所得的直线斜率为匕截
7、距为K,即1n可求解出Freundlich方程。表6-3是根据表6-1相关数据整理得到的IgC与lgq数值，图6-2是依据这些数值绘制得到的曲线图。表6-3Freundlich拟合所用的IgC与lgq数据活性炭/mgIgClgq1001.791.842001.701.773001.621.714001.561.645001.471.60图6-2lgq与IgC拟合曲线由图6-2可知，lgq与IgC曲线的直线拟合相关系数为R2=0.982说明线性拟合效果较好。拟合直线的斜率为0.76797,截距为0.4627&也即1-=0.76797nlgK=0.46278可分别解得n=1.30213,K=2.9
8、0255因此，本实验活性炭等温吸附曲线的Freundlich方程为：q=2.90255XC767973.Langmuir方程拟合Langmuir方程基于单分子层吸附，也可用于描述活性炭的等温吸附曲线，其方程式如下：_kicqmQ_1+kiC可变换为：1111=.+qkiQrnCqm由该式可见，1/q与1/C呈直线关系，根据表6-1原始数据整理得到表6-4的相关数据；图6-3是基于表6-4相关数据而绘制得到的拟合曲线图。表6-4Langmuir拟合所用1/q与1/C数据活性炭1/C1/qmgL/mgg/mg1000.0160.0142000.0200.0173000.0240.0204000.0
9、280.0235000.0340.0250.026-0.024-0.0220.0200.018-0.016-0.014-Equationy=a+b*xAdj.R-Square0.96757ValueStandardError1/qIntercept0.004840.001411/qSlope0.612610.055841/qLinearFitof1/q0.0160.0200.0240.0280.0320.0361/C(L/mg)图6-31/q与1/C拟合曲线由图6-3可知，1/q与1/C曲线的直线拟合相关系数为R2=0.968说明线性拟合效果较好。拟合直线的斜率为0.61261,截距为0.00
10、484,也即1=0.61261klQm1=0.00484Qm可分别解得qm=206.61,kt=0.00790因此，本实验活性炭等温吸附曲线的Langmuir方程为：1.63236C4=1+0.00790C4、等温吸附曲线模型的比较及结果分析通过上文Freundlich、Langmuir两者对活性炭等温吸附曲线的拟合可知，其拟合的相关系数对比如下：表6-5Freundlich、Langmuir的拟合效果比较等温吸附曲线类型0.982150.96757FreundlichLangmuir(6、6e)b70656055504540FreundlichR2二0.982LangmuirR2=0.968
11、253035404550556065C(mg/L)图6-4FreundlichLangmuir对q、c的拟合结果由此可见，活性炭对COD的等温吸附曲线用Freundlich方程的拟合效果要略好于Langmuir方程。这可能有以下几点原因：Langmuir吸附模型理论假设之一便是被吸附的分子之间不存在相互作用,且吸附只限于单分子层吸附，因此对环境条件变化比较敏感。特别是在液相中,吸附质(如COD)Z间的距离远比气体分子小得多，且可能存在各种静电力作用而和互聚集，吸附质之间的作用力是不可忽略不计的，因此Langmuir吸附模型对活性炭吸附COD的拟合效果较差。 Langmuir吸附模型是由理论推导
12、而来，对于单一吸附质的拟合效果较好,但本实验所用水样并非是纯溶剂与某种特定吸附质配制而成，而是包含多种复杂环境化合物的河道水，这些化合物会在吸附过程中抑制或促进目标吸附质在吸附剂上的吸附，因此会影响Langmuir模型的拟合效果。 Freundlich吸附模型是根据根据经验推导而来，本质上是一种经验公式，因此其对多数吸附类型都具有普遍性，故而对活性炭吸附污水中的COD也具有不错的拟合效果。活性炭吸附实验n一一吸附动力学方程拟合一、数据记录1、基础数据：水样体积：5.00mL重锯酸钾消解液体积：5.00mL水样总体积：400mL粉末活性炭：300mg硫酸亚铁钱滴定液浓度：0.0154mol/L搅
13、拌强度：150r/min2、滴定实验数据表7-1活性炭吸附COD滴定实验数据记录样品滴定液消耗量Ml出水CODmg/LCOD去除率活性炭吸附量mg/g蒸饰水19.510.000.000.00原水18.0136.960.000.00lOmin18.4226.860.2713.4730min18.8815.520.5828.5850min18.9513.800.6330.8870min19.275.910.8441.4090min19.392.960.9245.34其中，活性炭吸附量q的计算公式如下:式中，q一活性炭吸附量，mg/g：V污水体积，mL：Co吸附前原水的COD浓度，mg/L；4一一吸
14、附平衡后污水中COD浓度，mg/L；M活性炭的用量，g;现以反应时间10min为例，其活性炭吸附量q计算过程如下：V(C0-CJ4004-1000X(36.9626.86)q=13.47mg/g1M300-10005/5实验存在的主要误差有两个方面：由于实验当天连续明显降水，导致内河涌水质COD比较低，从而使得活性炭吸附后的COD小于COD滴定微波消解测定的范围(COD20mg/L),因此30min、50min70min和90min水样COD测定的数据是存在误差的。实验发现，滤纸对污水中的COD有明显的截留作用，即过滤次数越多则滤液中的COD浓度越低。因此，这将导致COD的去除率比真正因活性炭吸附而去除的去除率高。二、数据处理与分析1、COD去除率40-CODRemovalRateofCOD80
