一、實驗目的
1.通過實驗進一步了解活性炭的吸附工藝及性能；
2.掌握用間歇法確定活性炭處理污水的設計參數(shù)的方法。
二、實驗要求
1、 學生學會測試不同廢水的色度水質指標；
2、根據(jù)廢水水質選擇所用的活性炭類型；
3、根據(jù)實驗結果計算出所選活性炭對廢水色度的去除效率；
三、實驗原理
活性炭吸附就是利用活性炭的固體表面對水中一種或多種物質的吸附作用，以達到凈化水質的目的?；钚蕴康奈阶饔卯a生于兩個方面，一是由于活性炭內部分子在各個方向都受著同等大小的力而在表面的分子則受到不平衡的力，這就是其他分子吸附于其表面上，此為物理吸附；另一個是由于活性炭與被吸附物質之間的化學作用，此為化學吸附。活性炭的吸附是上述兩種吸附綜合作用的結果。當活性炭在溶液中的吸附速度和解吸速度相等時，即單位時間內活性炭吸附的數(shù)量等于解吸的數(shù)量時，被吸附物質在溶液中的濃度和在活性炭表面的濃度均不再變化，而達到了平衡，此時的動態(tài)平衡稱為活性炭吸附平衡。而此時被吸附物質在溶液中的濃度稱為平衡濃度。活性炭的吸附能力以吸附量q表示
V(C0-C) X
q= M = M
式中：q----活性炭吸附量，即單位質量的吸附劑所吸附的物質質量，g/g
V----污水體積，L
C0,C----分別為吸附前原水及吸附平衡時污水中的物質濃度，g/L
X----被吸附物質量，g
M---活性炭投加量，g
在溫度一定的條件下，活性炭的吸附量隨被吸附物質平衡濃度的提高而提高，兩者之間的變化曲線稱為吸附等溫線，通常用費蘭德利希經驗式加以表達。
q=K·C1/n
q----活性炭吸附量。g/g
C----被吸附物質平衡濃度，g/L
K,n----與溶液的溫度、pH值以及吸附劑和被吸附物質的性質有關的常數(shù)。
K,n的求法如下。通過間歇式活性炭吸附實驗測的q、C一一相應之值，將費蘭德利希經驗式取對數(shù)后變換為下式：
㏒q=㏒K+1/n㏒C
當q、C相應值點繪在雙對數(shù)坐標紙上，所得直線的斜率為1/n，截距為K。
四、實驗所需儀器、設備、材料（試劑）（黑體，小4號字）
1. 色素（紅色和藍色）1瓶
2.振蕩器 1臺
3.500ml三角瓶6個，150ml燒杯6個
4.活性炭粒狀和粉狀
5 漏斗4個及支架 1 個
6 濾紙，玻璃棒
7 溫度計1個
8 移液管或者針管1個
9 臺秤或天平1臺
10 量筒100ml 1個
11 色度儀1臺
五、實驗預習要求、實驗條件、方法及步驟
預習部分：
1. 查閱活性炭處理工藝的相關章節(jié)，了解活性炭的凈水機理及影響活性炭吸附效果的主要因素。
2. 了解常用的活性炭的特性。
3. 了解水凈化實驗研究方法和基本測試技術。
實驗部分：
1. 根據(jù)教師給出的具體實驗設備以及實驗持續(xù)的時間，執(zhí)行被審核后的實驗方案。
2. 記錄實驗中的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)，并發(fā)現(xiàn)實驗設備、操作運行、測試方法和實驗方向等方面的問題。
3. 做好實驗記錄，并對結論進行分析，教師簽字確認。
實驗步驟
1.將某污水用濾布過濾，去除水中懸浮物或自配污水，測定該污水的色度等值。
2.將活性炭放在蒸餾水中浸24小時，然后放在105℃烘箱內烘至恒重，再將烘干后的活性炭壓碎，使其成為能通過200目一下篩孔的粉狀炭。因為粒狀活性炭要達到吸附平衡耗時太長，往往需數(shù)日或數(shù)周，為了使實驗能在短時間內結束，所以多用粉狀炭。
3.在5個500ml的三角燒瓶中分別投加0mg、100mg 200mg、300mg、400mg粉狀活性炭。
4.在每個三角瓶中投加同體積的過濾后的污水（一般200ml或300ml），使每個燒瓶中的色度與活性炭濃度的比值在0.05-5.0之間。
5.測定水溫，將三角瓶放在振蕩器上震蕩，當達到吸附平衡（時間延至濾出液的色度值不再改變）時即可停止振蕩。（時間一般為30min以上）
6.過濾各三角瓶中的污水，測定其剩余色度值，求出去除率。實驗記錄如表
活性炭間歇吸附實驗記錄
| 序號 | 原污水 | 出水 | 污水體積/mL | 活性炭加量/mg | 色度去除率/% | ||||
| pH | 水溫/℃ | 色度 | pH | 水溫/℃ | 色度 | ||||
實驗結果整理
1.按原始數(shù)據(jù)進行計算色度去除率
實驗報告包括下述內容：
(1) 實驗目的；
(2) 實驗原理；
(3) 實驗裝置和方法；
(4) 實驗數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)整理結果；
(5) 實驗結果討論。
六、思考題
1.吸附等溫線有什么現(xiàn)實意義？
2.作吸附等溫線時為何要用粉狀炭？
