活性炭吸附实验报告Word格式.docx
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以浓度为横坐标,吸光度为纵坐标,绘制标准曲线,拟合出标准曲线方程。
•2.吸附等温线间歇式吸附实验步骤
(1)将活性炭放在蒸馏水中浸24h,然后放在105℃烘箱内烘至恒重,再将烘干后的活性炭压碎,使其成为200目以下筛孔的粉状炭。
因为粒状活性炭要达到吸附平衡耗时太长,往往需数日或数周,为了使实验能在短时间内结束,所以多用粉状炭。
(2)在锥形瓶中,装入30mg的已准备好的粉状活性炭。
(3)在锥形瓶中各注入100mL水,然后按下列体积加入浓度为50mg/L的直接蓝溶液:
0mL,12mL,24mL,36mL,48mL,60mL,90mL,120mL。
(4)将锥形瓶置于振荡器上振荡30min,然后用离心法移除活性炭,取上清液测吸光度。
(5)计算各个锥形瓶中分散蓝的去除率、吸附量。
并确定弗兰德里希常数
•实验注意事项:
从离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。
五、实验记录及原始数据
由于实验所用比色管为50ml,而实验步骤中的比色管为100ml,因此所有浓度都要×
2。
标准曲线1
浓度(mg/L)
吸光度(Abs)
标准曲线方程/线性相关系数
1
0.007
2
0.013
4
0.027
8
0.048
16
0.096
32
0.176
当前温度:
19.6℃
粉末活性炭间歇吸附试验记录
直接蓝加入量(mL)
浓度
(mg/L)
吸光度
(Abs)
剩余浓度(mg/L)
吸附容量
(mg/g)
/
12
5.357
0.005
0.382
0.00557
24
9.677
0.018
2.745
0.00860
36
13.235
0.028
4.564
0.0118
48
16.216
0.053
9.109
0.0105
60
18.750
0.020
3.109
0.0250
90
23.684
0.030
4.927
0.0356
120
27.273
0.050
8.564
0.0412
标准曲线2
0.003
0.010
0.021
0.043
0.101
0.158
颗粒活性炭间歇吸附试验记录
剩余浓度
0.025
4.549
0.0009
0.045
8.471
0.0015
0.061
11.608
0.0022
0.083
15.922
0.0004
0.095
18.275
0.0008
0.126
24.353
-0.0013
0.147
28.471
-0.0026
六、数据处理及结论
粉末活性炭间歇吸附曲线
由于曲线有不符合实验结果的数据存在,需要取舍,因此选择12mL、24mL、36mL的数据来做吸附容量曲线。
由y=0.8168x-2.8551可得:
lgK=-2.85511/n=0.8168
K=0.058n=1.22
颗粒活性炭间歇吸附曲线
由于计算出来的吸附容量有负数,因此选择12mL、24mL、36mL的数据来做吸附容量曲线。
由y=0.9712x-3.7611可得,lgK=-3.76111/n=0.9712
K=0.023n=1.03
由以上两个实验曲线可以发现,吸光度的变动有点幅度,并出现吸附容量有负数的情况,实验误差偏大,因此纵观整个实验过程,可能因为离心的时间不够长,或者离心的过程中晃动太大,有影响到实验的结果,也有可能是机器的原因,仪器误差。
另外在测吸光度的时候,可能因为动作幅度太大,使得离心过后的活性炭又有上浮的趋势,人员误差和操作误差导致实验结果有误差。
七、思考题
•1.工业上常用的吸附剂有哪些?
应用上有什么区别。
答:
目前最常应用的吸附剂有:
1)碳质为基本成分的吸附剂,如活性炭、活性碳纤维、炭黑、碳分子筛等;
2)多孔金属和非金属氧化物吸附剂,如:
硅胶、氧化铝、沸石分子筛等;
3)树脂吸附剂,如:
非极性、弱极性和极性吸附树脂等。
应用上的区别举例如下:
1.硅胶:
硅胶是一种坚硬、无定形链状和网状结构的硅酸聚合物颗粒,分子式为SiO2.nH2O,为一种亲水性的极性吸附剂。
工业上用的硅胶分成粗孔和细孔两种。
粗孔硅胶在相对湿度饱和的条件下,吸附量可达吸附剂重量的80%以上,而在低湿度条件下,吸附量大大低于细孔硅胶。
硅胶对水有较强的亲和力,是一种对微量水深度干燥用的吸附剂。
2.活性炭、活性碳纤维(ACF):
活性炭是将木炭、果壳、煤等含碳原料经炭化、活化后制成的。
活性炭含有很多毛细孔构造所以具有优异的吸附能力。
因而它用途遍及水处理、脱色、气体吸附等各个方面。
ACF采用聚丙烯睛、粘胶、沥青、酚醛树脂等制备,吸附特点为比表面积大、吸附容量大、对低浓度物质的吸附能力特别优良,即使对痕量级吸附质仍保持很高的吸附率;
吸附和脱附的速率都快;
ACF对气体的吸附一般能在数十秒或几分钟达到平衡,脱附路径短,脱附速率也快:
吸附选择性强;
生成碳粉尘少,容易再生和再利用;
兼有纤维的各种特性,能制成纤维束、纸、布和毡等形状,且性能良好;
并且可与其他性能的材料形成复合材料。
3.沸石分子筛:
又称合成沸石或分子筛,其化学组成通式为[M2(Ⅰ)M(Ⅱ)]O.Al2O3.nSiO2.mH2O。
沸石的特点是具有分子筛的作用,它有均匀的孔径,如3A0、4A0、5A0、10A0细孔。
有4A0孔径的4A0沸石可吸附甲烷、乙烷,而不吸附三个碳以上的正烷烃。
它已广泛用于气体吸附分离、气体和液体干燥以及正异烷烃的分离。
4.碳分子筛:
实际上也是一种活性炭,它与一般的碳质吸附剂不同之处,在于其微孔孔径均匀地分布在一狭窄的范围内,微孔孔径大小与被分离的气体分子直径相当,微孔的比表面积一般占碳分子筛所有表面积的90%以上。
碳分子筛的孔结构主要分布形式为:
大孔直径与碳粒的外表面相通,过渡孔从大孔分支出来,微孔又从过渡孔分支出来。
在分离过程中,大孔主要起运输通道作用,微孔则起分子筛的作用。
碳分子筛在空气分离制取氮气领域已获得了成功,在其它气体分离方面也有广阔的前景。
5.合成吸附树脂:
吸附树脂为纯的有机液体聚合而成,能有效地清除陆地泄漏物和水体的不溶性漂浮物。
常用的合成吸附剂有聚氨酯、聚丙烯和有大量网眼的树脂。
聚氨酯有外表敞开式多孔状、外表面封闭式多孔状及非多孔状几种形式。
所有形式的聚氨酯都能从水溶液中吸附泄漏物,但外表面敞开式多孔状聚氨酯能像海绵一样吸附液体(吸油)。
聚丙烯是线性烃类聚合物,能吸附无机液体或溶液。
分子量结晶度较高的聚丙烯具有更好的溶解性和化学阻抗,但其生产难度和成本费用高。
最常用的两种大量网眼的树脂是聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯。
这些树脂能与离子类化合物发生反应,不仅具有吸附性,还表现出离子交换。
•2.吸附应用的最大瓶颈为吸附剂饱和,吸附剂重生和更换非常麻烦。
你能想出办法解决工业应用上的吸附剂饱和问题吗?
请思考(分气体吸附和液体吸附分别举例分析讨论)。
气体吸附:
1)吸附、催化燃烧工艺:
此法综合了吸附法及催化燃烧法的优点,采用新型蜂窝状活性炭吸附有机废气,在吸附剂接近饱和后引入热空气进行脱附、解析,脱附后废气引入催化燃烧床无焰燃烧,将其彻底净化,热气体在系统中循环使用,大大降低能耗。
本法适用于大风量、低浓度的废气治理。
2)吸附-水蒸汽再生-溶剂回收净化工艺:
其原理是利用粒状活性炭、活性炭纤维或沸石等吸附剂的多孔结构,将废气中的有机物捕获;
当废气通过吸附床时,其中的有机物被吸附剂吸附在床层中,废气得到净化;
由于吸附剂的价格较高,需要对其进行脱附再生,循环使用。
当吸附剂吸附达到饱和后,通入水蒸汽加热吸附床,对吸附剂进行脱附再生,有机物被吹脱放出,并与水蒸汽形成蒸汽混合物一起离开吸附床。
用冷凝器冷却蒸汽混合物,使其冷凝为液体。
若有机溶剂为水溶性的,则使用精馏法,将液体混合物分离提纯;
若为水不溶性,则用分离器直接分离回收VOCs。
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