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环境科学专业所开环境工程实验
实验1　酸性废水过滤中和实验

过滤中和解决酸性废水，是简朴易行的中和解决工艺，掌握其测定技术，对选择工艺设计参数及运营管理，具有重要意义。
[目的]
1、了解掌握酸性废水过滤中和原理及工艺。
2、测定顺流式石灰石滤池在不同滤速时的中和效果。
[原理]
机械制造、电镀、化工、化纤等工业生产中排出大量酸性废水，若不加解决直接排入将会导致水体污染。目前常用的解决方法，有酸、碱污水混合中和，药剂中和，过滤中和。
由于过滤中和法具有设备简朴、造价便宜、不需药剂配制与投加系统，耐冲击负荷，故目前生产中应用较多，其中广泛使用的是升流式膨胀过滤中和滤池，其原理发端于化学工业中应用较多的流化床。由于所用滤料直径很小（d =0.5~3mm），因此单位容积滤料表面积很大，酸性废水与完全中和反映所需时间大大缩短，故过滤速度可大幅度提高，从而使滤料呈悬浮状态，导致滤料互相碰撞摩擦，这更有助于中和解决后所生成的盐类溶解度小的一类酸性废水。如
1#
2#
3＃
4#
图1-1 中和实验装置
2HCl + CaCO3 = CaCl2 + H2O + CO2↑
　　　　 H2SO4 + CaCO3 = CaSO4 + H2O + CO2↑
由于该工艺反映时间短，并减小了硫酸钙结垢影响石灰石滤料活性问题，因而被广泛地用于酸性废水解决。
由于中和后出水中具有大量CO2，导致出水pH值偏低，为进一步提高废水解决后水中pH值，可采用吹脱法，分别为鼓风曝气式，瓷环填料式，筛板塔式等等。
本实验采用中和原理，通过简易的实验装置测定中和滤池在不同滤速时的中和效果。
[设备及用品]
（设备自制）色谱柱 石灰石 pH计 下口瓶 烧杯(1000ml、100ml、10ml) 量筒（10ml） 秒表　　洗瓶 止水夹　 直尺 吸水纸
［装置］
如图1-1
[实验环节]
1、 用硫酸和盐酸配制一定浓度的酸性废水，规定pH值在2.5－6.0之间，装在10L的下口瓶中
2、 往色谱柱内加入石灰石，高度约15cm。
3、 按图1-1所示装好实验装置。
4、将酸性废水搅拌均匀，测定原始pH值。
5、关闭4#阀，打开1＃、2#阀，让废水进入中和柱，当柱内的液面刚淹过石灰石顶层的表面时，调小进水流速。
6、 开3＃阀，调2#阀，调整流速约V ml/min。（流速是用秒表计量流出10ml废水所需时间来测定）。
7、 测定中和解决后的pH值，为第1组实验数据。
再调节2＃阀，按表1-1，改变滤速，测定出水pH值。
8、实验结束后，关闭2#阀，打开4#阀，放掉中和柱内存水。并用蒸馏水冲洗。
［记录］
中和实验记录 表1-1
原水pH值： 。
实验组号
流速(ml/min)
pH
实验组号
流速(ml/min)
pH
一
2

四
8

二
4

五
10

三
6

六
12

[注意事项]
1、配制酸性废水时，加硫酸过程中，应先将瓶内水加到计算位置，而后慢加入所需浓硫酸，并慢慢加以搅动，注意不要烧伤手、脚及衣服。
2、用调整2#阀来调节流速时，注意不要让中和柱内的水溢流出来。
[成果整理]
1、以滤速为横坐标，出水pH值为纵坐标绘制pH－滤速曲线。如图1-2。
V
pH
图1-2
2、分析实验中所观测到的现象。

[思考题]

1、说明酸性废水解决的意义、原理。
2、分别讨论滤速对出水pH的影响。
3、直流式石灰石滤池解决酸性废水的缺陷及存在问题是什么？
4、 假如废水中硫酸浓度较高，用石灰石滤床中和也许会产生什么现象？

实验2 曝气设备清水充氧性能测定
曝气是活性污泥系统的一个重要环节，它的作用是向池内充氧，保证微生物生化作用所需之氧，同时保持池内微生物、有机物、溶解氧，即泥、水、气三者的充足混合，为微生物降解发明有利条件。因此了解掌握曝气设备充氧性能，不同污水充氧修正系数α、β值及其测定方法，不仅对工程设计人员、并且对污水解决厂(站)运营管理人员也至关重要。此外，二级生物解决厂(站)中，曝气充氧电耗占全厂动力消耗的60-70%，因而高效省能型曝气设备的研制是当前污水生物解决领域面临的一个重要课题。因此本实验是水解决实验中的一个重要项目。
[目的规定]
1、加深理解曝气充氧的机理及影响因素
2、了解掌握曝气设备清水充氧性能测定的方法
3、学习曝气设备氧总转移系数及其他各项评价指标的计算方法。
[实验原理]
本实验是将一定容量清水从不含氧的状态下强制曝气充氧到接近饱和的限度。空气中的氧向水中转移的时候，在气水接触面的两侧分别存在气体边界层(气膜)和液体边界层(液膜)。氧的转移就是气液双膜内进行分子扩散，在膜外进行对流扩散的过程。由于对流扩散的阻力比分子扩散的阻力小得多，所以氧的转移阻力基本在双膜上，这就是比较常用的双膜理论。根据这样的理论，氧的转移速率方程式为：

──单位时间内氧的转移速度；
阀
出水口
阀
蓄水槽
水泵
曝 气 柱
取样口(80cm)
水位线(160cm)
Ф14.2cm
溢流口
空压机
气体流量计
KLa ──氧总转移系数(L/min)
Cs ──实验条件下水样的饱和溶解氧浓度(mg/L)
Ct ──相应于某一时刻t水样的溶解氧浓度(mg/L)
将上式移项，积分得

令Da=Cs –C1，Dt=Cs–C2 并整理成下式

式中Da ── 实验开始时，水中亏氧值，mg/L；
Dt ──实验后某一时间亏氧值，mg/L；
t ──实验后某一时间。
以lg(Da/ Dt)为纵坐标，时间t为横坐标作图可得一直线，其斜率为Kla/138.2，则Kla可求出。

[实验材料和用品]
(1) 有机玻璃曝气柱、水泵、蓄水池。
(2) 空压机、气体流量计。
(3) 溶解氧测定仪、烧杯
(4) 时钟。
(5) 无水亚硫酸钠、氯化钴、蒸馏水等
[实验装置]

[实验环节]
1、向曝气柱中注满清水至有效高度，在1/2水位高处取水样测定水中的溶解氧，并计算柱内溶解氧含量G=DO×V (换算到克)。
2、脱氧：
计算投药量
a. 以无水亚硫酸钠作脱氧剂

化学量比值：
按此反映，每去除1mg/L的溶解氧需投加7.9mg/L的Na2SO3，则投药量N=G×7.9×(1.1~1.5)，1.1~1.5为脱氧而取的安全系数。
b. 氯化钴作催化剂 理论上投加量为0.5mg/l，实验中应保证大于1.5mg/l。
将称得的药剂用温水化开，由顶端加入，5min后测水中的溶解氧。
3、当水中的溶解氧为零后，打开气泵曝气，控制气量0.35m3/h，并记录时间；开始每隔1分钟在水柱的1/2高度取一次样，测定溶解氧值，连续取样，达成接近实验水温时的饱和溶解氧值时停止取样；随后关闭进气阀门。

[实验数据及整理]

水深 m，实验柱容积 L，T ，Cs ，供气量 m3/h，
Na2SO3投量 g，CoCl2投量 g。
序号
T
(min)
t2
Na2SO3的
消耗数V/ml
Ct
(mg/l)
Dt=Cs–Ct
(mg/l)
Da/Dt
lg Da/Dt
t lg Da/Dt
1

2

3

4

…
∑t2

∑t lg Da/Dt
1． 计算中Kla值
(1) 用最小二乘法计算Kla值，将上表中有关数据列入下列公式求出Kla值。

(2) 图解法。以上表中的t为横坐标，lgD/D为纵坐标作图，可得一通过原点的直线，其斜率为Kla/138.2，则Kla可求出。
2． 求充氧量R0

式中
，T为实验水温

9.17──20℃时、101.325kPa下纯水的饱和溶解氧，mg/l；
V ──实验柱内水体积，L。
3．求氧的运用率Ea

(1)计算供氧量S
S=Gs0.211.429 (kgO2/h)
(2)计算氧运用率

式中 0.21── 氧在空气中的体积比；
1.429 ──氧的密度，kg/m3；
Gs ──转子流量计供所量读数，m3/h。

4. 求动力效率Ep
[kgO2/kW·h]
式中 (kW)
R ── 空气密度，1.024kg/m3；
Gs ──转子流量计供所量读数，m3/h。
附表 氧的饱和溶解度
t℃
Gs
t℃
Gs
t℃
Gs
6
12.48
16
9.95
24
8.53
8
11.37
17
9.74
25
8.39
10
11.33
18
9.54
26
8.22
11
11.08
19
9.35
27
8.07
12
1083
20
9.17
28
7.92
13
10.60
21
8.99
29
7.77
14
10.37
22
8.83
30
7.63
15
10.15
23
8.68

思考题
1、 论述曝气在生物解决中的作用。
2、 曝气充氧原理及其影响因素是什么?
3、 氧总转移系数KLa的意义是什么？
4、 曝气设备充氧性能指针为什么均是清水？标准状态下的值是多少？

实验3 颗粒自由沉淀实验
颗粒自由沉淀实验是研究浓度较稀时的单颗颗粒的沉淀规律。一般是通过沉淀柱静沉实验，获取颗粒沉淀曲线。它不仅具有理论指导意义，并且也是给水排水解决工程中，某些构筑物如给水与污水的沉砂池设计的重要依据。
[目的]
1．加深对自由沉淀特点、基本概念及沉淀规律的理解。
2．掌握颗粒自由沉淀实验的方法，并能对实验数据进行分析、整理、计算和绘制颗粒自由沉淀曲线。
[原理]
H
h
图7-1
1
2
3
5
6
12
13
14
11
10
9
7
4
图3—1 自由沉淀静沉实验装置
1、3—配水管上闸门；2—水泵循环管上闸门4—水泵；5—水池
6—搅拌机；7—循环管；8—配水管；9—进水管10—放空管闸门
11—沉淀性；12—标尺；13—溢流管；14—取样口

8
浓度较稀的、粒状颗粒的沉淀，即分散性颗粒的沉降称为自由沉淀，其特点是静沉过程中颗粒互不凝聚干扰、等速下沉。下沉过程中颗粒的物理性质(形状、大小、比重)不发生变化。自由沉淀所反映的一般是砂砾、河泥等的沉淀特点各种不同沉淀的总效率公式为

在一水深为H的沉淀柱内进行上述实验。见图7-1，通过不同的沉淀时间可以求得不同的沉淀速度u，即。通过拟定的沉淀时间t0可以求得沉淀速度u0，对于沉速≥u0瓣颗粒可在t0时被所有去除。对于沉速< u0的颗粒只有一小部分被去除，并以的比例去除。以P0代表沉淀< u0的颗粒所占的百分数，所以在颗粒总数中，沉速≥u0的颗粒所去除的百分数为1- P0。对于沉速< u0的颗粒所去除的部分为，考虑到各种不同的粒径，这类颗粒的去除百分数为，所以，得出水中各种颗粒的自由沉淀总效率公式为上式。
[设备及用品]
1．有机玻璃管沉柱一根，工作水深即由溢口至取样口距离。每根沉降柱上设溢流管，取样管(40cm、80cm、120cm)，进水及放空管。
2．配水及投配系统涉及水池，搅拌装置，水泵、配水管，循环水管和计量水深用标尺、如图3—1示。
3．计量水深用标尺，计时用秒表或手表。

4．烧杯（100ml），玻璃棒，瓷盘、量筒等。
5．悬浮物定量分析所需设备万分之一天平，带盖称量瓶，干燥皿、烘箱、抽滤装置、定量滤纸等。（由于实验时间的限制，本实验的检查指标采用浊度。所用仪器为浊度仪，浊度单位为NTU，换算方法为1mg/L=0.13NTU。）
6．水样可用煤气洗涤污水，轧钢污水，天然河水或人工配制水样。
[环节及记录]
1．将实验用水倒入水池内，启动循环管路闸门2，用泵循环或机械搅拌，让池内水质均匀。
2．启动闸门1、3，关闭闸门2，水经配水管进入沉淀管内，当水上升到溢流口，并流出后，关闭闸门3、停泵。净置3分钟，待稳定后，
沉淀实验开始,记录时间。
3．隔510、20、30、45、60、75min由取样口取样，记录沉淀柱内液面高度。
4．观测悬浮颗粒沉淀特点、现象。
5．测定水中浊度。
[实验数据及整理]
(1) 实验记录，如表3-1示。
颗粒自由沉淀实验记录 表3-1　
　　　　　　　　　　 日期： 水样：
静沉时间
沉降高度
5min
10min
20min
30min
45min
60min
75min
NTU
Ci
Mg/L
NTU
Ci
Mg/L
NTU
Ci
Mg/L
NTU
Ci
Mg/L
NTU
Ci
Mg/L
NTU
Ci
Mg/L
NTU
Ci
Mg/L
1#（80cm)

Pi

Ui

2#(120cm)

Pi

Ui

上表中,表达各时刻t时，沉淀柱内未被沉淀掉的悬浮物的比例。
(m/h), 表达相应时刻的沉速。
通过不同的时间得到了一系列的Pi和Ui，以求得的为Ui横坐标，以Pi为纵坐标，在坐标纸上绘制U—P沉淀性能曲线。
(2) 求出U=6.0m/h的沉淀总效率。
(3) 按平均悬浮物浓度Ca，求沉淀15min时的沉淀总效率η’。并和上一结果η对比η≈η’。
[注意事项]
1. 浊度仪使用前须预热10分钟。测定浊度时水样槽中的水样要达成刻度线。
2. 测定浊度读数时，应让显示数值稳定后，方可读数。
3．向沉淀柱内进水时，速度要适中，即要较快完毕进水，以防进水中一些较重颗粒沉淀，又要防止速度过快导致柱内水体紊动，影响静沉实验效果。
4．取样前，一定要记录管中水面至取样口距离Ho(以cm计)。
5．每次取样前，烧杯壁上细小的颗粒一定要用蒸馏水洗净。
6．取样时，先排除管中积水而后取样，每次约取60mL。

实验4 碱液吸取气体中二氧化硫
[目的规定]
本实验采用填料吸取塔，用NaOH或Na2CO3溶液吸取SO2。通过实验可初步了解用填料塔的吸取净化有害气体研究方法，同时尚有助于加深理解在填料塔内气液接触状况及吸取过程的基本原理。通过实验要达成以下目的。
1.了解用吸取法净化废气中SO2的效果；
2.改变气流速度，观测填料塔内气液接触状况和液泛现象；
3.测定填料吸取塔的吸取率及压降；

[实验原理]
含SO2的气体可采用吸取法净化。由于SO2在水中溶解度不高常采用化学吸取方法。吸取SO2吸取剂种类较多，本实验采用NaOH或Na2CO3溶液作吸取剂，吸取过程发生的重要化学反映为：
2NaOH+SO2—→NaSO3+H2O
NaCO3+SO2—→Na2SO3+CO2
Na2SO3+SO2—→2NaHSO3
实验过程中通过测定填料吸取塔进出口气体中SO2的含量，即可近似计算出吸取塔的平均净化效率，进而了解吸取效果。气体中SO2含量的测定采用：碘量法。

[实验装置、试剂、材料和用品]
（一）实验装置、流程、仪器设备和试剂
实验装置流程如图10-1所示

吸取液从水箱经水泵通过转子流量计，由填料塔上部经喷淋装置进入塔内，流经填料表面由塔下部排到水箱。空气由空压机经缓冲罐后，并与SO2气体混合，配制成一定浓度的混合气。通过转子流量计进入填料塔。
SO2来自钢瓶，并经流量计计量后进入混合缓冲器。
含SO2的空气从塔底进气口进入填料塔后，与吸取液逆流接触，SO2被吸取，尾气由塔顶排出。

图10-1 SO2吸取实验装置

（二）实验仪器设备
空压机
压力7Kg/cm2,气量3.6m3/h
1台
备注
液体SO2钢瓶

1瓶

填料塔
D=60mm,H=650mm
6台

填料
塑料
若干

泵
扬程5米，流量800l/h
1台

缓冲罐
溶积1m3
1个

水箱
500×400×600m
1个

转子流量计（水）
10~1001/Hlzb-10
6个

转子流量计（气）
4~40m3/h LZB-40
6个

毛细管压力计
0.1-0.3mm
1个

压力表
0-3kg/m2
1只

玻璃筛板吸取瓶
125ml
20个
另配
锥形瓶
250ml
20个
另配
大气采样器（采样用）

6台
另配
（三）试剂
1、吸取液：称取11.0g氨基磺酸铵、7.0g硫酸铵，加入少量水，搅拌使其溶解，继续加水至1000ml，以0.05mol/L硫酸溶液或0.10mol/L氨水调节pH至5.4±0.3。
2、2g/L淀粉指示剂：称取0.20g可溶性淀粉，用少量水调成糊状物，慢慢倒入100ml沸水中，继续煮沸直至完全溶解，冷却后贮于细口瓶中。
3、3.0g/L碘酸钾标准溶液：称约1.5g碘酸钾(优级纯，110℃烘干2h)，准确至0.0001g，溶解于水，移入500ml容量瓶中，用水稀释至标线；
4、0.1mol/L硫代硫酸钠溶液：称取25g 硫代硫酸钠，溶解于1000ml新煮沸并已冷却的水中，加0.20g 无水碳酸钠，贮于棕色细口瓶中，放置一周后标定其浓度。
标定方法：吸取碘酸钾标准溶液25.00ml，置于250ml碘量瓶中，加70ml新煮沸并已冷却的水，加1.0g碘化钾，振荡至完全溶解，再加1.2mol/L盐酸溶液10.0ml，立即盖好瓶塞，混匀。在暗处放置5 min，用硫代硫酸钠溶液滴定至淡黄色，加淀粉指示剂5ml，继续滴定至蓝色刚好褪去，按下式计算硫代硫酸钠的浓度：
(mol/L)
W─—称取的碘酸钾的重量(g)；
V─—滴定所用硫代硫酸钠溶液的体积(ml)；
35.67─—相称于1L1mol/L硫代硫酸钠溶液的碘酸钾质量。
5、0.1mol/L碘储备液：称取40.0g碘化钾、12.7g碘，加少量水溶解后，用水黧至1000ml，加3滴盐酸，贮于棕色瓶中，保存于暗处，用硫代硫酸钠溶液标定。
标定：吸取0.10mol*L碘储备液25.00ml，用010mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定，溶液由红棕色变为淡黄色后，加入2g/L淀粉溶液5.0ml，继续用硫代硫酸钠标准溶液滴定至蓝色恰好消失为止。则其浓度：
mol/L
6、碘标准溶液：将碘储备液稀释10倍，贮于棕色瓶中。

[实验环节]
1. 在吸取剂槽中注入配置好的碱溶液。
2. 打开风机和水泵，调节SO2加入量，调整气体和吸取液的流量。
3．从进气口和出气口分别取样测量SO2浓度，计算脱硫效率。
4．逐渐打开吸取塔的进气阀。调节空气流量，使塔内出现液泛。仔细观测此时的气液接触状况：并记录下液泛时的气速(由空气流量计算)。
5．逐渐减气体流量、消除液泛现象，调气体流量，稳定运营5分钟取三个平行样。
6．取样完毕调整液体流量，稳定运营5分钟取三个平行样。
7．改变液体流量为201/h和101/h,反复上面实验。
8. 实验完毕,先关进气阀。待2分钟后停止供液；
[分析方法及计算]
(一)分祈方法
原理：SO2被氨基磺酸铵和硫酸铵溶液吸取后，用碘标准溶液滴定，按滴定量计算浓度SO2。

（二）计算
二氧化硫浓度（微克/米3）=
式中
V、V0──滴定样品溶液和空白溶液所消耗的碘标准溶液的体积(ml)；
C(I2) ──碘标准溶液的浓度(mol/L)；
Vnd── 标准状态下采样体积(升)；

[实验结果及整理]
记录实验数据及分析结果
（一）填料塔的平均净化效率（η）可由下式近似求出

式中：C1——填料塔入口处SO2浓度
C2——填料搭出口处SO2浓度，mg/Nm3

(二)绘出吸取液流量与脱硫效率的曲线Ql-η
(三)绘出废气流量与脱硫效率的曲线Qg-η

[思考题]

1.从实验结果标绘出的曲线，你可以得出哪些结论？
2.通过实验，你有什么体会？对实验有何改善意见？

[思考题]

1．自由沉淀中颗粒沉速与絮凝沉淀中颗粒沉速有何区别。
2．绘制自由沉淀静沉曲线的方法及意义。

实验5 不含耗氧微生物的污水曝气充氧——修正系数α、β值的测定
[目的规定]
1、 了解α、β的意义。
2、 掌握非耗氧生物α、β污水的测定方法。
[实验原理]
影响氧转移的重要因素有：①曝气水水质；②曝气水水温；③氧分压；④气液之间的接触面积和接触时间；⑤水的紊流限度等。
面曝气水的水质对氧转移导致的影响重要表现在以下两个方面。
(1) 由于 待曝气充氧的污水中具有各种各样杂质，如表面活性剂、油脂、悬浮固体等，它们会对氧的转移产生一定的影响，特别是在两活性物质这类两亲分子会集结在气、液接触面上，阻碍氧的扩散。相对于清水，污水曝气充氧得到的氧转移系数K‘La会比清水中的氧总转移系统KLa低，为此引入修正系数α

α= （1）

式中 —清水中氧总转移系数，1/min或1/h；
—在曝气设备相同的条件下，污水中氧总转移系数，1/min或1/h；
(2)由于污水中具有大量盐分，它会影响氧在水中的饱和度，相对于相同条件的清水而言，污水中氧的饱和度要比清水中的氧饷度CS低，为此引入修正系数β
β= （2）
式中 —清水中氧饱和浓度理论值，mg/L。
—在曝气设备相同的条件下，污水中氧的饱和浓度值，mg/L。
氧转移速度可以由下式表达，即

其中，，同上。
本实验采用间歇非稳态方法进行，即在相同条件下按照对清水充氧实验的方法，分别进行清水与污水充氧实验，运用实验得出的数据应用公式计算出α、β值。应当指出的是，由于是对比实验，所以，应严格控制清水实验和污水实验的基本实验条件，如水温、氧分压、水量、供气量等，以保证数据可靠。
[实验设备及仪器]
1． 实验装置为Ф=15cm H=2.0m的曝气筒，装置与清水充氧性能实验相同；
2． 小型空气压缩机；
3． 转子流量计、、温度计、秒表(计时钟)；
4． 碘量法测定溶解氧时所需药品及容器(有条件的可采用溶解氧测定仪)。
5． 实验用水样(可为实际生产中初沉池的进水或出水，也可自行配制)。
[实验用试剂]
(1) 脱氧剂：无水亚硫酸钠；
(2) 催化剂 ：氧化钴0.1mg/L。
[实验环节及记录]
(1) 分别将待曝气污水和清水注入曝气筒1.6m处。
(2) 分别从两个曝气筒取样测溶解氧浓度，计算脱氧剂无水亚硫酸钠和催化剂氯化钴的投加量，计算公式同清水充氧性能实验。
(3) 将所称得脱氧剂用温水化开，加入曝气筒中，并加入一定量的催化剂充足混合，反映大约10mim左右。
(4)待池内溶解氧降为0后，打开空压机，调节气量，同时向两个曝气筒内曝气，并开始计时，当时间为1、2、3、4、5、7、9、11、13、15…分钟时取样测定溶解氧浓度，直至溶液中溶解氧浓度稳定(即饱和)为止，并将清水中饱和值记为CS，及污水中的饱和值记为。
(5)记录数据至表1中。
表1 曝气对比实验数据记录

瓶号
时间(min)
溶解氧滴定的药量
V2—V1(ml)
溶解氧浓度(mg/L)
V1(mL)
V2(mL)
清水实验

污水实验

清水饱和溶解氧浓度CS(mg/L)

污水饱和溶解氧浓度(mg/L)

[实验数据及结果整理]
a) 分别列表2，绘制半对数曲线(～t)及(～t)，运用图解法求出及。
b) 应用公式计算α
c) 应用公式计算β

表2 曝气实验系数测定的计算数据

t(min)
CS

t(min)
CS

清水实验

污水实验

[思考题]

1． 简述α、β的意义？
2． α、β值各受何影响？为什么？
实验6 活性炭吸附实验
活性炭吸附是目前国内外应用较多的一种水解决手段。由于活性炭对水中大部分污染物都有较好的吸附作用，因此活性炭吸附应用于水解决时往往具有出水水质稳定，合用于多种污水的优点。活性炭吸附常用来解决某些工业污水，在有些特殊情况下也用于给水解决。比如当给水水源中具有某些不易去除并且合量较少的污染物时。但如同其他吸附剂同样，活性炭的造价较高，再生过程较复杂，所以活性炭吸附的应用同时也具有一定的局限性。
一、实验目的
了解活性炭吸附的特点，学会测定吸附等温线及吸附动力学的有关曲线。
二、实验内容与实验原理
水中溶质在固体物表面上聚集或累积的过程叫做吸附作用。固体物(活性炭)称为吸附剂，而被吸附的溶质称为吸附质。在水解决中，常用吸附方法去除或回收各种污染物(如染料、农药、木质素及其他溶解性有机物)。吸附容量的大小直接将吸附剂的比表面积有关，比表面积越大，吸附容量也越大。当固体物表面所吸附的溶质浓度与溶液中所剩溶质浓度处在动态平衡时，即达成了吸附平衡。住一定温度下，吸附容量q与吸附质平衡浓度C之间具有一定的函数关系，即

此方程为弗兰德利希吸附等温线方程，
其中K、n——与温度、吸附剂的性质和被吸附的物质有关的常数
C——吸附溶质的平衡浓度，mg/L
q(x/m)——被吸附物质重量（mg/L）/吸附剂重量（mg/L）将上式两边取对数，可改写为直线形式

以lgq为纵坐标，lgC为横坐标在双对数坐标纸可给一直线，直线截距为lgK，斜率为l/n，从而可求出K、n。
三、实验设备与耗材
1. 分析天平
2. 康氏震荡器一台
3. 分光光度汁
4. 500mL具塞三角瓶6个
5. 玻璃水槽
6. 秒表
7. 漏斗
8. 粉状活性炭
9. φ15滤纸
10. 亚甲蓝
四、实验环节
1．吸附等温线
①用天平称取粉状活性炭350mg、375mg、400mg、425mg、450mg分装于带塞的三角瓶中，每瓶中各注入50mL水样(0.15％亚甲蓝溶液)，然后放在震荡器上震荡25—30min(达成平衡)。
②将震荡过的水样用滤纸过滤，弃去初滤液约l0mL：
③将滤液置于72型分光光度计上进行比色(波长650cm)变换为浓度单位。
④计算每个瓶活性炭的吸附容量

式中V——水样体积，mL；
W——活性炭重量，g
C0——原水中吸附质浓度，mL/mL
C——平衡时水中剩余吸附质浓度，mL/mL。
⑤列表计算
瓶重/g
瓶+炭/g
炭重/g
光密度E
平衡浓度C（mL/mL）
吸附量q/(mL/q)
lgq
lgC

2．吸附动力学
①配制水样，取10mL 0.15％亚甲蓝溶液用蒸馏水稀释至1L，放置玻璃槽中，同时测定浓度C0。
②在时间为零时加人3—5g准备好的粒状炭，并用搅拌器开始搅动。
③在时间为5’、10’、15’、20’、30’、45’、60’、75’、90’、105’、120’、……时各取样一次，在平衡之前连续取样至平衡时止。
④将每同样品用分光光度计比色，并用标准曲线变换为浓度。
⑤列表计算吸附量及浓度比
时间
0’
5’
10’
15’
20’
30’
45’
60’
75’
90’
光密度E

浓度C/(mL/mL)

吸附量q/(mL/g)

C/C0

式中n——取样次数；
2.5——一次取样容量，mL；
C0——原水浓度mL/mL；
C——剩余浓度，mL/mL；
W——活性炭重量（3～5g）；
V——水样体积，mL。
五、实验数据及整理
1．吸附等温线
①作lgC～lgq曲线，并求出K、n值。
②用q－KC1/n绘出吸附等温线。
2．吸附动力学
①绘出标准化的浓度比（C/C0）与时间的关系曲线。
②在同一图上，绘出吸附量与时间的关系曲线。

六、实验小结
对本次实验进行客观评价并分析误差。