活性碳吸附和废水可生化教材

实验七活性碳吸附实验一、实验目的1.了解吸附法在废水处理中的作用，2.测定吸附等温线。二、实验原理活性炭吸附是目前应用较多的一种水处理手段。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处理时往往具有出水水质稳定，适用于多种污水的优点。活性炭吸附常用来处理某些工业污水，在有些特殊情况下也用于给水处理。吸附是物质在相界面处，浓度自动发生变化的现象。也就是一种物质以原子或分子状态附着在另一种物质上，固体表面和液体表面一样处在力场不平衡状态下，表面具有过剩的能量，当它吸附吸附质时，这种不平衡状态得以补偿，从而降低表面自由焓。因此，固体表面可以自动地吸附能降低其表面自由焓的物质。在等温的条件下，不同量的吸附剂具有不同的吸附量，从而测定出等温吸附线，通常用弗兰德利希经验式表示。q——活性炭吸附量，即单位重量吸附剂所吸附的物质量（g/g或mg/mg）；X——吸附质的质量(mg)；m——吸附剂（活性炭）的量（mg）；C——溶液浓度(mg/L)；k、n——与溶液的温度、PH值以及吸附剂和被吸附物质的性质有关的常数。1/n值越小活性炭吸附性能越好，一般认为当1/n=0.1～0.5时，水中欲去除杂质易被吸附；1/n2时难于吸附。1/n较小时多采用间歇式操作，1/n较大时最好采用连续式操作。三、实验用品1.摇床，72-分光光度计，温度计2.水样为配制的酚溶液（10mg/L）四、实验步骤1.在6个250mL的三角烧瓶中分别投加0、20、40、60、80、100mg活性炭；2.分别用量筒取5OmL含酚水样加入烧瓶中，测定水温；3.将6个烧杯固定在振荡器上振荡30分钟(认为已达到吸附平衡)；4.分别取烧瓶中的溶液过滤，滤液置于10mL比色管中；(滤纸不要润湿)5.分别向比色管中滴加5滴缓冲溶液、3～4滴4-氨基安替吡啉溶液、3滴铁氰化钾溶液，摇匀，静止1分钟显色。6.用分光计在510nm处，以蒸馏水做参比液，用1cm比色皿测滤液的吸光度。注意操作要点：1)各水样过滤之后，再同时滴加其它药品；2)按顺序每加一种药品之后，必须摇匀，再加其它药品；3)水样显色后，测吸光度时要按由浅至深的顺序。4)附标准曲线绘制：A)配制0mg/l、2mg/l、4mg/l、6mg/l、8mg/l的标准酚溶液。B)分别取上述酚标准溶液置于10mL比色管中，分别向比色管中滴加5nCkmxq1滴缓冲溶液、3～4滴4-氨基安替吡啉溶液、3滴铁氰化钾溶液，摇匀，静止1分钟显色。C)用分光计在510nm处，以蒸馏水做参比液，用1cm比色皿测滤液的吸光度。7.在标准曲线上查出相应的酚含量。标准曲线：水样浓度C2mg/l4mg/l6mg/l8mg/l10mg/l吸光度A待测实验：活性炭量0mg20mg40mg60mg80mg100mg吸光度A酚浓度C8.画出等温吸附线，并以弗兰德利希方程的形式，求出等温吸附方程。六、数据处理m（mg）020406080100C（mg/L）logCx（mg）q（g/g）logqT（℃）1)各实验数据记录于上表；2)绘制q—C对应的等温吸附曲线；3)将两边取对数，得；记录在上表。4)以logq—logC做图，经线性回归得一直线，求出斜率1/n和截距logk；5)将k和1/n代回原方程，得到温度T下的弗兰德利希等温吸附方程式。七、思考题1)评价活性炭对苯酚的吸附能力。2)吸附等温线有何实际意义?3)做等温吸附线为什么要用粉状炭？nCkmxq1Cnkqlog1logloglogqlogC1/nlogkqC（mg/L）实验八废水可生化性实验一、实验目的1.了解废水可生化性判别的原理和方法。2.掌握废水可生化性生化呼吸线法测定过程。3.掌握废水可生化性测定的应用。二.实验原理及方案2.1实验原理1)废水生化处理的机理及要素:可生化废水生化处理主要是通过活性污泥微生物的新陈代谢作用实现的。活性污泥中微生物是由细菌、真菌、原生动物、后生动物等组成的生态系。细菌是这个生态系中最主要的组成部分。利用微生物对废水中有机、有毒物质进行吸附和氧化分解。其过程有物理化学作用和生物化学作用。污水中有机物向活性污泥表面附聚。由于活性污泥为松软的絮状体，表面积大，有较强的吸附力，所以活性污泥能对有机物或有毒物质进行吸附，其中可溶性有机物直接被细菌所吸附，而不溶性有机物通过细菌分泌的酸作用，将其降解为可溶性有机物后，再被细菌吸收，吸收到细菌体内的有机物，在有氧的条件下，将其中一部分有机物进行分解代谢，即氧化分解，以获得合成新细胞所需要的能量，并最终形成二氧化碳和水等稳定物质，再通过凝聚沉淀分离，使污水净化无害。2)生化处理过程中保证微生物生命的基本要素:a)水温保持20～30℃最为适宜;b)pH值7～9:活性污泥中微生物适宜中性或偏碱性环境中;c)营养物质与活性污泥的结构、处理废水中的有机杂质等密切相关。除以生物需氧量BOD表示的碳源外，还需要N、P和其它微量元素。2.2实验方案1)本实验是通过测定活性污泥的呼吸速度来考察乙醛废水生物处理的可能性。生物对氧的消耗称之为呼吸，通过连续测定活性污泥微生物的呼吸，即连续测定水样中溶解氧的变化，来研究活性污泥进行生化反应的可能性。当活性污泥处于内呼吸阶段(微生物取得生命活动的能量，仅仅利用体内贮藏的物质)，呼吸速度是恒定的，即耗氧量相对稳定，所以耗氧量与时间成一直线关系，此直线称为内呼吸线。当活性污泥接触含有有机物或污水后，由于分解水中的有机物，其耗氧速度要加快，耗氧量随时间的变化是一条特征曲线，称之为生化呼吸曲线。其需氧速度可以用下式表示:(do/dt)D=(do/dt)F+(do/dt)T式中:(do/dt)D-总的需氧速度;(do/dt)F-降解有机物，合成新细胞的耗氧速率;(do/to)T-微生物内源呼吸速率。如果废水对微生物无抑制作用，则微生物与废水混合后，立即大量摄取有机物合成新细胞，也消耗水中的溶解氧，溶解氧的吸收量与废水中的有机物浓度有关。开始时，间歇生物反应器有机物浓度高，微生物吸收氧的速度较快，随着有机物的逐渐被去除，氧吸收速率也逐渐减慢，最后等于内呼吸速率，若废水中某一种或几种成分对微生物的生长有毒害或抑制作用，微生物降解分解有机物的速度便会停止或减慢。因此，可以通过测定活性污泥的呼吸速度，用氧吸收的累计值与时间的关系曲线，呼吸速率与时间的关系曲线来判断废水生物处理可能性的最大允许浓度。实验所得:a)生化呼吸线在内呼吸线之上，该废水可生化处理。b)生化呼吸线在内呼吸线之下，该废水不可生化处理，废水对生物有抑制作用。c)生化呼吸线与内呼吸线重合，该废水对生物无抑制作用。三、实验装置图及所需仪器设备超级恒温水浴、磁力搅拌器、溶解氧测定仪、秒表、烧杯、锥形瓶,，见图1。图1实验装置1磁力搅拌器2.DO探头3.三角瓶4.DO测定仪1324四、实验步骤:a)从吉化污水处理厂取曝气池活性污泥曝气培养。b)配制废水:乙醛废水的来源为吉化电石厂的乙醛废水。c)分别取250mL曝气后的活性污泥于两个锥形瓶中。(1)甲瓶做内呼吸测定，用自来水加满，在20～30℃的恒温水浴并用磁力搅拌的条件下，用溶解氧仪测定其中溶解氧的变化值，每隔30s读数一次。以时间做横坐标，耗氧量做纵坐标做出内源呼吸线。(2)乙瓶做生化呼吸线测定，加入10mL待测废水，再用自来水加满锥形瓶，在同样的条件下用溶解氧仪测定，其中溶解氧的变化值，同样每隔30s读数一次。以时间做横坐标，耗氧量做纵坐标在同一坐标系中做出生化呼吸曲线。(3)比较两条呼吸线得出可生化性结论。五.实验数据处理及分析乙醛废水的可生化性测定数据见表1，呼吸线见图2。表1废水可生化性实验数据时间/min内源呼吸耗氧速率（累积）mg/l生化呼吸耗氧速率（累积）mg/l时间/min内源呼吸耗氧速率（累积）mg/l生化呼吸耗氧速率（累积）mg/lt/minDO/mg内源呼吸线生化呼吸线（可生化）生化呼吸线（不可生化）0图2废水可生化曲线由图1可以看出，乙醛废水的生化呼吸曲线在污泥的内源呼吸线之上，也就是说该废水可以用生化方法来进行处理，得到比较好的效果，即该废水为可生化废水。六.思考题1.废水可生化性的评价方法有几种，分别是什么？