活性碳吸附實(shí)驗(yàn)

1、活性碳吸附實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深理解活性炭吸附的基本原理2、掌握用間歇式靜態(tài)吸附法確定活性炭等溫吸附式的方法二、實(shí)驗(yàn)原理： 體系中化學(xué)和物理性質(zhì)均勻且能采用常規(guī)方法分離的部分稱為相。不相混溶的兩相接觸時(shí)形成的從一相到另一相的過(guò)渡區(qū)域稱為界面。界面有固氣、固液、固固、氣液和液液界面五種。吸附是指在固相-氣相、固相-液相、固相-固相、液相-氣相、液相-液相等體系中，某一相的物質(zhì)密度或溶于該相中的溶質(zhì)濃度在界面上發(fā)生改變的現(xiàn)象。當(dāng)它們?cè)诮缑鎸又懈患?即界面層中的濃度大于在體相中的濃度)時(shí)稱為正吸附；反之，稱為負(fù)吸附。大多數(shù)有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的吸附作用是正吸附。吸附作用是一種界面現(xiàn)象。 吸附作

2、用一般為兩種形式，即：物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附主要表現(xiàn)為吸附質(zhì)與吸附劑之間通過(guò)物理性力(如：范德華力、氫鍵力等)相結(jié)合，具有吸附熱小、速度快、無(wú)選擇性、過(guò)程可逆放熱以及吸附為單層/多層的特點(diǎn)，吸附過(guò)程受吸附質(zhì)分子尺寸與吸附劑的孔結(jié)構(gòu)控制(分子篩作用)；化學(xué)吸附實(shí)質(zhì)是吸附質(zhì)與吸附劑表面基團(tuán)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以化學(xué)鍵力相結(jié)合，具有吸附熱大、單層吸附與脫附困難等特點(diǎn)，吸附過(guò)程受吸附劑的表面化學(xué)特性、吸附質(zhì)及溶劑的化學(xué)性質(zhì)等因素影響。在界面上已被吸附的物質(zhì)或在體相中可以被吸附的物質(zhì)統(tǒng)稱為吸附質(zhì)(adsorbate)，能有效地從氣相或液相中吸附某些組分的固體物質(zhì)稱為吸附劑(adsorbent)，吸附

3、劑具備的共同特點(diǎn)是：大的比表面、一定的表面結(jié)構(gòu)和適宜的孔結(jié)構(gòu)，對(duì)吸附質(zhì)有強(qiáng)烈的選擇性吸附能力，不與介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，制備工藝方便，易再生和有良好的力學(xué)強(qiáng)度等。吸附劑對(duì)吸附質(zhì)的吸附性能不僅與吸附質(zhì)分子直徑、吸附劑孔徑大小相關(guān)，還與吸附劑的比表面積、孔結(jié)構(gòu)、及其表面化學(xué)性質(zhì)等有關(guān)。5吸附等溫線（Adsorption Isotherm）: 指一定溫度條件下吸附平衡時(shí)單位質(zhì)量吸附劑的吸附量 q 與吸附質(zhì)在流體相中的分壓 p （氣相吸附）或濃度 c （液相吸附）之間的關(guān)系曲線。qp氣相吸附溫度一定qc液相吸附溫度一定6水中苯酚在樹(shù)脂上的吸附等溫線水中苯酚在活性炭上的吸附等溫線7（1）外擴(kuò)散吸附機(jī)理和吸附

4、速率吸附機(jī)理：吸附質(zhì)被吸附劑吸附的過(guò)程一般分為三步：（2）內(nèi)擴(kuò)散（3）吸附8 外擴(kuò)散：吸附質(zhì)從流體主體通過(guò)擴(kuò)散傳遞到吸附劑顆粒的外表面。因?yàn)榱黧w與固體接觸時(shí)，在緊貼固體表面處有一層滯流膜，所以這一步的速率主要取決于吸附質(zhì)以分子擴(kuò)散通過(guò)這一滯流膜的傳遞速率。 內(nèi)擴(kuò)散：吸附質(zhì)從吸附劑顆粒的外表面通過(guò)顆粒上微孔擴(kuò)散進(jìn)入顆粒內(nèi)部，到達(dá)顆粒的內(nèi)部表面。 吸附：吸附質(zhì)被吸附劑吸附在內(nèi)表面上。 對(duì)于物理吸附，第三步通常是瞬間完成的，所以吸附過(guò)程的速率由前二步?jīng)Q定 。 活性炭具有良好的吸附性能和化學(xué)穩(wěn)定性，是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較廣泛的一種非極性的吸附劑。由于活性炭為非極性分子，因而溶解度小的非極性物質(zhì)容易被吸附，

5、而不能使其自由能降低的污染物既溶解度大的極性物質(zhì)不易被吸附。活性炭的吸附能力以吸附容量qe表示：qe=X/M=V(Co-C)/M在一定的溫度條件下，當(dāng)存在于溶液中的被吸附物質(zhì)的濃度與固體表面的被吸附物質(zhì)的濃度處于動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，吸附就達(dá)到平衡。1、吸附劑的比表面積越大，其吸附容量和吸附效果就越好嗎？為什么？2、目前對(duì)吸附劑改性以增加吸附效果研究較多，請(qǐng)問(wèn)，吸附劑改性的方法有哪些？為何改性后可以增加吸附效果？三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器 振蕩器；秒表； 錐形瓶、分光光度計(jì)等。 1繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線（1）配制50mg/L活性艷藍(lán)溶液。（2）用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)對(duì)樣品在500 - 750 nm 波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行全程掃描，

6、確定最大吸收波長(zhǎng)。一般最大吸收波長(zhǎng)為595。（3）測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線。分別移取0mL,1mL, 2mL，4mL，8mL，16mL，32mL的50mg/L活性艷藍(lán)溶液于100mL比色管中，加水稀釋至刻度，在上述最佳波長(zhǎng)下，以蒸餾水為參比，測(cè)定吸光度。以濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，擬合出標(biāo)準(zhǔn)曲線方程。四、實(shí)驗(yàn)步驟2吸附等溫線間歇式吸附實(shí)驗(yàn)步驟（1)將活性炭放在蒸餾水中浸24h，然后放在105 烘箱內(nèi)烘至恒重，再將烘干后的活性炭壓碎，使其成為200目以下篩孔的粉狀炭。因?yàn)榱罨钚蕴恳_(dá)到吸附平衡耗時(shí)太長(zhǎng)，往往需數(shù)日或數(shù)周，為了使實(shí)驗(yàn)?zāi)茉诙虝r(shí)間內(nèi)結(jié)束，所以多用粉狀炭。（2）在錐形瓶中，裝入30mg的已準(zhǔn)備好的粉狀活性炭。（3）在錐形瓶中各注入100mL水，然后按下列體積加入濃度為50mg/L的直接藍(lán)溶液：0mL，12mL，24mL，36mL，48mL，60mL，90mL，120mL。（4）將錐形瓶置于振蕩器上振蕩30min，然后用離心法移除活性炭，取上清液測(cè)吸光度。（5）計(jì)算各個(gè)錐形瓶中分散藍(lán)的去除率、吸附量。并確定弗蘭德里希常數(shù)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理 五.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、從離心管中取上清液用移液管，莫直接倒出，避免底部活性碳再次泛起。六、思