给水排水实验指导书度版Word格式文档下载.docx
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(1-2)
式中:
——吸附容量;
——与吸附比表面积、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)
——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及达到平衡浓度,因此不能直接应用上述公式。
这时应对活性炭吸附柱进行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)
——工作时间;
——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,则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
3.721型分光光度计1台
4.蠕动泵1台
5.过滤装置若干
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。
2.用电子天平称取0.0、5.0、10.0、15.0、20.0、30.0、40.0、50.0粉末活性炭,分别加入8个50的比色管。
3.分别在各比色管中加满500.0005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部分,留中间部分供分析用。
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)的吸光度A,在坐标系中得一点A0,过坐标原点及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。
因而还必须进行连续活性炭吸附系统的实验。
(二)连续动态吸附柱实验
1.配制250升0.0005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较。
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.记录实验操作基本参数
班级:
姓名:
学号:
实验日期:
3.18同组实验者姓名:
水样亚甲基兰浓度:
186.95,:
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
水样体积()
原水样
亚甲基兰浓度C0()
吸附平衡后亚甲基兰浓度C()
活性炭投加量
()
50
186.95
1
108.62
2
65.70
3
52.20
4
21.99
5
8.69
6
0.86
7
0.36
(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。
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
T(h)
1号柱
2号柱
3号柱
出水浓度
CB
(mg/l)
C01
D1
(m)
V1
(m/h)
C02
D2
V2
C03
D3
V3
45
4.67
2.根据实验所测得的数据代入式(1-4)求出流速常数K值。
(其中采用进行换算,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:
0321
00.00540.0490.670
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进?
实验二混凝实验
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佳投药量筛选。
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佳条件筛选。
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,它们之间的电斥力是胶体稳定性的主要因素。
胶粒表面的电荷值常用电动电位来表示,又称为电位。
电位的高低决定了胶体颗粒之间的斥力的大小和影响范围。
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,往往不是最佳混凝状态。
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,最佳的投药量各不相同,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),则混凝剂水解受到限制,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)
——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。
1.ZR4-6型微机控制混凝搅拌机1套(见图2-1)
2.浊度仪TSZ型1台
3.酸度计(或PH试纸)1台
4.玻璃仪器若干
5.秒表
6.自动进样器等
图2-1混凝搅拌装置
混凝实验分为最佳投药量、最佳值、最佳水流速度梯度三部分。
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,分别计算高岭土及的投加量)。
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行最佳投药量实验。
选定一种搅拌速度变化方式,确定最佳投药量。
然后按照最佳投药量筛选混凝最佳值,最后根据最佳投药量、最佳值,筛选最佳速度梯度。
在本实验中所需的药剂为:
1.混凝剂
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)
2.化学纯盐酸浓度10%
3.化学纯氢氧化钠浓度10%
(一)最佳投药量实验步骤
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。
若无矾花出现,则再次投加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,分别加入1000原水,置于实验搅拌机平台上。
3.确定实验时每个烧杯的混凝剂投加量。
根据步骤1得出的形成矾花最小混凝剂投加量,取其1/4作为1号烧杯的混凝剂投加量,取其2倍作为6号烧杯的混凝剂投加量。
用依次增加混凝剂投加量相等的方法求出2~5号烧杯的混凝剂投加量。
4.设置混凝机程序。
(第1段:
快速搅拌1分钟,转速约为300;
第2段:
中速搅拌10分钟,转速约为10
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