吸附试验

西南科技大学

静态吸附实验

姓名：XXXX

学号：XXXXXXXXXXX 专业：XXXXXXXXXXX 班级：XXXXXXXXXXX

2012年12月26日

静态吸附实验

一、实验目的

1、 了解吸附剂的吸附性能和吸附原理； 2、 掌握吸附等温线和吸附动力学方程。 3、 熟悉分光光度计的使用以及原理。

二、 实验原理

活性炭的吸附能力以吸附量qe表示，如果在一定压力和温度条件下，用m克活性炭吸附溶液中的溶质，被吸附的溶质为x毫克，则单位重量的活性炭吸附溶质的数量qe即为吸附容量（吸附量）。

qe?xV(C0?Ce)? mm式中：qe ：活性炭吸附量，即单位重量的活性炭所吸附的物质重量，mg/g； x：被吸附物质重量，mg； m：活性炭投加量，g； V：水样体积，L；

C0、Ce ：分别为吸附前原水及吸附平衡时污水中的物质浓度，mg/L。 由吸附容量qe和平衡浓度Ce的关系所绘出的曲线为吸附等温线，表示吸附等温线的公式为吸附等温式。最常用的吸附等温式是朗格缪尔（Langmuir）模型和弗兰德利希（Freundich）模型。Langmuir方程是假设吸附剂的表面是单一、开放的，故属于单分子层吸附模型。Freundlich方程假设吸附剂表面的活性吸附位点的分布是不均匀的，吸附不受单层吸附的限制，可以用来描述不同体系的可逆吸附。

Langmuir：qe=qmaxbCe/ (1+bCe)；Ce/qe=1/qmaxb+Ce/qmax（线性表达式）

（在坐标轴上，以1/qe（g/mg）为纵坐标，1/ Ce（L/mg）为横坐标，按静态吸附实验结果绘图，可得直线，纵坐标上的截距为qmax值，斜率为b值。）

xFreundich：qe=?KCen；logqe=logK+1/nlogCe（线性表达式）

m（在双对数坐标轴上，以吸附容量qe为纵坐标，Ce为横坐标，按静态吸附实验结果绘图，可得直线，纵坐标上的截距为K值，斜率为1/n值。）

式中：

C0是溶液的初始污染物浓度，mg·L-1； Ce是溶液中污染物的平衡浓度，mg·L-1；

qe和qmax分布是平衡吸附量和最大吸附量mg·g-1； b是 Langmuir模型常数； K和n是Freundlich模型常数。

1准一级动力学模型假定吸附受扩散步骤的控制，且吸附速率与平衡吸附量与t时刻吸附量的差值成正比，其具体表达式为：

dqt/dt = k1(qe - qt) ；lg(qe - qt) = lgqe - (k1/2.303)t（线性表达式）

（在坐标轴上，以lg(qe - qt)为纵坐标，t（min）为横坐标，按静态吸附实验结果绘图，可得直线，纵坐标上的截距为qe值，斜率为k1值。）

准二级动力学模型假定吸附速率受化学吸附机理的控制，该机理涉及到吸附剂与要去除离子之间的电子共用或转移，其具体表达式为：

dqt/dt = k2(qe - qt)2；t/qt = (k2 qe2)-1 + t/qe（线性表达式）

（在坐标轴上，以t/qt为纵坐标，t（min）为横坐标，按静态吸附实验结果绘图，可得直线，纵坐标上的截距为qe值，斜率为k2值。）

式中：

qt为t时刻的吸附量，mg·g-1； qe为平衡吸附量，mg·g-1； t为吸附反应时间，min；

k1为准一级吸附速率常数，min?1； k2为准二级吸附速率常数，g·(mg·min)-1。

三、实验仪器：

250mL三角烧瓶（六个），甲基蓝，粉末活性炭，振荡器，分光光度计，漏斗，滤纸，PH试纸，玻璃棒，六个小烧杯，

四、实验步骤 （1）器材准备

将活性炭用蒸馏水洗去细粉，并在105℃温度下烘至恒重。 （2）标准曲线

配置不同浓度（1、2.5、5、7.5、10、15、20mg/L）的亚甲基蓝标准溶液各1000mL，在665nm的波长下，用分光光度计测得吸光光度值，绘制吸光度和亚甲基蓝溶液浓度之间的关系曲线，即标准曲线。 （3）吸附实验

在6个250mL的三角烧瓶中分别投加25、50、75、100、125、150mg活性炭，再分别加入25mg/L 的亚甲基蓝溶液100mL，测定水温，将三角烧瓶放在振荡器上以140r/min振荡60min，用漏斗和滤纸滤出活性炭。 （4）吸附测试

利用分光光度计测定滤出液的吸光度，在标准曲线上查出对应的亚甲基蓝浓度。

（5）数据处理

根据原始数据计算活性炭对亚甲基蓝的吸附量和去除率，以朗格缪尔和弗兰德利希方程的形式求出其吸附等温方程式。

五、实验数据整理：

1、实验数据记录：甲基蓝初始PH=7.5

亚甲基蓝初始数据记录 亚甲基蓝Co （mg/L） 1 -0.002 2.5 0.218 5 0.776 7.5 1.109 10 1.239 15 1.972 20 2.360 吸光度A

2、标准曲线如下图：

活性炭静态吸附数据记录 m（mg） A 对应的亚甲基蓝的浓度Ce PH xV(C0?Ce) ， =71.2， =39.8, ?mm=29.7 , =23.8,=19.44 , =16.27 ；

25 0.9790 50 0.6580 75 0.2990 2.7 6.3 100 0.1010 1.2 6.0 125 0.0230 0.7 6.0 150 0.0030 0.6 6.0 7.2 5.1 7.0 6.5 3、计算：吸附量qe的计算，有公式 qe?去除率公式去除的浓度与初始浓度的比值，分别为：0.712, 0.796， 0.892， 0.952， 0.972， 0.976；

4、吸附等温线数据记录： 1/qe（y） 1/Ce（x） 0.014 0.139 0.025 0.196 0.034 0.370 0.042 0.833 0.051 1.429 0.061 1.667 吸附等温线如下：

六、实验结果分析：

吸附等温线表示了不同活性炭的吸附效果；吸附动力学可以直观的看出吸附反应是怎么进行的，可以看出吸附反应的速率的变化规律，进而分析对速率影响的因素，同时也能研究吸附机理。

增加活性炭的投加量，就等于降低了平衡浓度。

实验结果受温度、PH值、振荡器的速率的影响较大，应该合理控制，不宜过大，但又要保证能够充分反应。

七、思考与感悟

通过实验更加感悟到了实验的精准性，活性炭的微量差就会导致不同的吸附等温线。当然，也得感谢整个小组的通力合作，才使得本次复杂的实验快速完整的完成了。在实验结束后，发现实验中的承装亚甲基蓝溶液的容量瓶内壁显蓝色，说明没有有效的清洗掉其中的亚甲基蓝。而在加入少量洗洁剂浸泡后，虽然有一定效果，但是还是不理想。建议实验室购买一定量的专用玻璃仪器清洗剂，防止因为玻璃容器的原因给以后的实验带来误差。

六、实验结果分析：

吸附等温线表示了不同活性炭的吸附效果；吸附动力学可以直观的看出吸附反应是怎么进行的，可以看出吸附反应的速率的变化规律，进而分析对速率影响的因素，同时也能研究吸附机理。

增加活性炭的投加量，就等于降低了平衡浓度。

实验结果受温度、PH值、振荡器的速率的影响较大，应该合理控制，不宜过大，但又要保证能够充分反应。

七、思考与感悟

通过实验更加感悟到了实验的精准性，活性炭的微量差就会导致不同的吸附等温线。当然，也得感谢整个小组的通力合作，才使得本次复杂的实验快速完整的完成了。在实验结束后，发现实验中的承装亚甲基蓝溶液的容量瓶内壁显蓝色，说明没有有效的清洗掉其中的亚甲基蓝。而在加入少量洗洁剂浸泡后，虽然有一定效果，但是还是不理想。建议实验室购买一定量的专用玻璃仪器清洗剂，防止因为玻璃容器的原因给以后的实验带来误差。

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