活性炭對甲基橙染料的吸附

1、活性炭對甲基橙活性炭對甲基橙染料的吸附染料的吸附化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 周艷周艷 綜合化學(xué)實驗綜合化學(xué)實驗1. 了解染料廢水的來源、危害及染料廢水的處理方了解染料廢水的來源、危害及染料廢水的處理方法；法；2. 了解生物質(zhì)吸附劑在廢水處理中的應(yīng)用；了解生物質(zhì)吸附劑在廢水處理中的應(yīng)用；3. 了解活性炭在廢水處理中的應(yīng)用原理；了解活性炭在廢水處理中的應(yīng)用原理；4. 了解紫外了解紫外-可見分光光度計在定量分析中的作用；可見分光光度計在定量分析中的作用；5. 掌握活性炭吸附甲基橙的原理與方法。掌握活性炭吸附甲基橙的原理與方法。實驗?zāi)康模簩嶒災(zāi)康模壕C合化學(xué)實驗綜合化學(xué)實驗 活性炭對甲基橙染料

2、的吸附活性炭對甲基橙染料的吸附實驗原理實驗原理 隨著紡織工業(yè)的迅速發(fā)展，染料的品種和數(shù)量日益增加，隨著紡織工業(yè)的迅速發(fā)展，染料的品種和數(shù)量日益增加，染料生產(chǎn)和印染廢水已成為水環(huán)境的重點污染源之一。隨著染料生產(chǎn)和印染廢水已成為水環(huán)境的重點污染源之一。隨著染料廢水的大量排放，染料廢水的大量排放，染料在環(huán)境中日漸累積染料在環(huán)境中日漸累積，造成嚴(yán)重的造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。環(huán)境污染。大多數(shù)染料大多數(shù)染料化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有致癌、致畸、致具有致癌、致畸、致突變作用突變作用。染料廢水具有水色度高、有機(jī)成分復(fù)雜、酸堿性。染料廢水具有水色度高、有機(jī)成分復(fù)雜、酸堿性強(qiáng)、含鹽量高、微生物降解程度低等特點，強(qiáng)

3、、含鹽量高、微生物降解程度低等特點，一直是工業(yè)廢水一直是工業(yè)廢水處理中的一大難題。處理中的一大難題。1. 1. 關(guān)于染料廢水關(guān)于染料廢水1 1）染料廢水的來源與危害）染料廢水的來源與危害綜合化學(xué)實驗綜合化學(xué)實驗 活性炭對甲基橙染料的吸附活性炭對甲基橙染料的吸附實驗原理實驗原理 絮凝法：絮凝法：常用而有效的處理方法之一?；炷齽┒嘁凿X鹽或鐵常用而有效的處理方法之一?；炷齽┒嘁凿X鹽或鐵鹽為主，其中以堿式氯化鋁鹽為主，其中以堿式氯化鋁( PAC)的架橋吸附性能較好，的架橋吸附性能較好，而以硫酸亞鐵的價格為最低。而以硫酸亞鐵的價格為最低。缺點：缺點：藥劑用量大、操作繁雜、污泥量大、處理費(fèi)用高、脫色藥劑用

4、量大、操作繁雜、污泥量大、處理費(fèi)用高、脫色效果差效果差2 2）目前染料廢水的處理方法）目前染料廢水的處理方法 生化法：生化法：利用微生物的作用利用微生物的作用來去除廢水的有機(jī)物的方法，生來去除廢水的有機(jī)物的方法，生物處理法一般處理費(fèi)用較低，耐沖擊負(fù)荷能力較好，目前作為物處理法一般處理費(fèi)用較低，耐沖擊負(fù)荷能力較好，目前作為一種主要的處理手段廣泛采用。一種主要的處理手段廣泛采用。綜合化學(xué)實驗綜合化學(xué)實驗 活性炭對甲基橙染料的吸附活性炭對甲基橙染料的吸附實驗原理實驗原理 電解法：電解法：對含酸性染料的印染廢水有較好的處理效果，脫色對含酸性染料的印染廢水有較好的處理效果，脫色率為率為50% 70% ，

5、但對顏色深、，但對顏色深、COD高的廢水處理效果較差。高的廢水處理效果較差。缺點：缺點：電耗大、電極易鈍化；其技術(shù)的可行性和通用性還需進(jìn)電耗大、電極易鈍化；其技術(shù)的可行性和通用性還需進(jìn)一步研究和探索。一步研究和探索。2 2）目前染料廢水的處理方法）目前染料廢水的處理方法 氧化法氧化法：目前處理印染廢水的較有前景的氧化法為半導(dǎo)體光：目前處理印染廢水的較有前景的氧化法為半導(dǎo)體光催化氧化法，但目前該方法還處于實驗室和中試階段，離工業(yè)催化氧化法，但目前該方法還處于實驗室和中試階段，離工業(yè)化尚有一段距離，有大量工作還需去完善?；杏幸欢尉嚯x，有大量工作還需去完善。 綜合化學(xué)實驗綜合化學(xué)實驗 活性炭對甲基

6、橙染料的吸附活性炭對甲基橙染料的吸附實驗原理實驗原理2 2）目前染料廢水的處理方法）目前染料廢水的處理方法吸附法：吸附法：規(guī)模小規(guī)模小、操作簡單、成本低，在實際中得到了廣泛操作簡單、成本低，在實際中得到了廣泛的應(yīng)用，但染料降解不徹底，吸附劑吸附速率慢、吸附量小，的應(yīng)用，但染料降解不徹底，吸附劑吸附速率慢、吸附量小，再生困難，具有一定的局限性。再生困難，具有一定的局限性?；钚蕴炕钚蕴渴怯珊繛橹鞯奈镔|(zhì)作原料，經(jīng)高溫炭化和活化制是由含炭為主的物質(zhì)作原料，經(jīng)高溫炭化和活化制得的疏水性吸附劑。因得的疏水性吸附劑。因具有特定的表面化學(xué)性質(zhì)、極為發(fā)達(dá)的具有特定的表面化學(xué)性質(zhì)、極為發(fā)達(dá)的內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)和較高的

7、比表面積而有很強(qiáng)的吸附脫色性能內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)和較高的比表面積而有很強(qiáng)的吸附脫色性能, ,可可吸附水中的多種有機(jī)物和金屬離子，吸附水中的多種有機(jī)物和金屬離子，因此它因此它作為一種良好的水作為一種良好的水質(zhì)凈化材料，廣泛地應(yīng)用于脫除工業(yè)和城市污水中的有機(jī)物。質(zhì)凈化材料，廣泛地應(yīng)用于脫除工業(yè)和城市污水中的有機(jī)物。綜合化學(xué)實驗綜合化學(xué)實驗 活性炭對甲基橙染料的吸附活性炭對甲基橙染料的吸附實驗原理實驗原理3 3）活性炭對甲基橙染料的吸附）活性炭對甲基橙染料的吸附 原理：原理：甲基橙在酸性和堿性條件下具有染料化合物的主體結(jié)甲基橙在酸性和堿性條件下具有染料化合物的主體結(jié)構(gòu)（偶氮式、醌式結(jié)構(gòu)）構(gòu)（偶氮式、醌式結(jié)

8、構(gòu)）,是一種常見的染料，活性炭因具有特是一種常見的染料，活性炭因具有特定的表面化學(xué)性質(zhì)、復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)和大的比表面積，因而對定的表面化學(xué)性質(zhì)、復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)和大的比表面積，因而對甲基橙的吸附具有很好的作用。甲基橙的吸附具有很好的作用。 吸附量與去除率的計算公式：吸附量與去除率的計算公式：0()(/)fCCVq mg gw00()(%)100%eCCECCf (mg/L)吸附后溶液中剩余的甲基橙濃度吸附后溶液中剩余的甲基橙濃度C0 (mg/L)初始甲基橙濃度初始甲基橙濃度V (L)溶液的體積溶液的體積w (g)吸附劑的質(zhì)量吸附劑的質(zhì)量綜合化學(xué)實驗綜合化學(xué)實驗 活性炭對甲基橙染料的吸附活性炭對甲基

9、橙染料的吸附實驗原理實驗原理3 3）活性炭對甲基橙染料的吸附）活性炭對甲基橙染料的吸附 等溫吸附方程：等溫吸附方程：Ce (mg/L)吸附平衡有溶液中甲基橙濃度吸附平衡有溶液中甲基橙濃度qe (mg/g)吸附平衡容量吸附平衡容量對于固液體系的吸附行為，常用對于固液體系的吸附行為，常用Langmuir（單分子層等（單分子層等溫吸附理論）和溫吸附理論）和Freundlich吸附等溫式（經(jīng)驗式，吸附等溫式（經(jīng)驗式， 認(rèn)為吸附認(rèn)為吸附具有可逆性具有可逆性, 且不是嚴(yán)格意義上的單分子層吸附）來描述。且不是嚴(yán)格意義上的單分子層吸附）來描述。bqqCqCeeemaxmax1eFeCnKqlog1loglog

10、qmax最大理論吸附容量（最大理論吸附容量（mg/g）bLangmuir平衡常數(shù)（平衡常數(shù)（L/mg）KF和和nFreundlich常數(shù)。常數(shù)。綜合化學(xué)實驗綜合化學(xué)實驗 活性炭對甲基橙染料的吸附活性炭對甲基橙染料的吸附實驗原理實驗原理3 3）活性炭對甲基橙染料的吸附）活性炭對甲基橙染料的吸附 吸附過程的熱力學(xué)：吸附過程的熱力學(xué)：RSRTHKlnGHTS K代表吸附平衡常數(shù)，在此等于代表吸附平衡常數(shù)，在此等于qe/Ce；T（Kelvin）為）為吸附絕對溫度，吸附絕對溫度，R為理想氣體常數(shù)。為理想氣體常數(shù)。綜合化學(xué)實驗綜合化學(xué)實驗 活性炭對甲基橙染料的吸附活性炭對甲基橙染料的吸附1. 1. 甲基橙

11、標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制甲基橙標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制實驗步驟實驗步驟50mL+甲基橙標(biāo)液甲基橙標(biāo)液50mg/L0mL1mL2mL3mL4mL5mL蒸餾水定容蒸餾水定容以甲基橙濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制不同以甲基橙濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制不同濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液對應(yīng)的吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線。濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液對應(yīng)的吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線。在在=460nm=460nm 測吸光度測吸光度綜合化學(xué)實驗綜合化學(xué)實驗 活性炭對甲基橙染料的吸附活性炭對甲基橙染料的吸附2.2.溫度對活性炭吸附甲基橙的影響溫度對活性炭吸附甲基橙的影響實驗步驟實驗步驟50mL+甲基橙甲基橙, 50mL50mg/L30趁熱干濾趁熱干濾棄前棄前20mL取后濾液取

12、后濾液5mL恒溫攪拌恒溫攪拌90min繪制溫度對吸附量和去除率的影響曲線，將繪制溫度對吸附量和去除率的影響曲線，將lnK對對1/T作圖，作圖，通過數(shù)學(xué)換算求出吉布斯自由能（通過數(shù)學(xué)換算求出吉布斯自由能（G）、焓變（）、焓變（H）及熵變）及熵變（S）結(jié)果。）結(jié)果。活性炭活性炭0. 0.050500g00g4050蒸餾水定容蒸餾水定容在在=460nm=460nm 測吸光度測吸光度計算吸附量計算吸附量和去除率和去除率(3個）個）綜合化學(xué)實驗綜合化學(xué)實驗 活性炭對甲基橙染料的吸附活性炭對甲基橙染料的吸附3.3.甲基橙初始濃度對活性炭吸附的影響甲基橙初始濃度對活性炭吸附的影響實驗步驟實驗步驟+甲基橙甲基

13、橙, 50mL(1050mg/L)干濾干濾棄前棄前20mL恒溫攪拌恒溫攪拌90min繪制不同初始濃度對吸附量和去除率的影響曲線，分別以繪制不同初始濃度對吸附量和去除率的影響曲線，分別以Ce/qe對對Ce和和logqe對對logCe作圖，討論該吸附更符合哪種等溫吸作圖，討論該吸附更符合哪種等溫吸附模式。附模式。活性炭活性炭0. 0.050500g00g3050mL(5個）個）取后濾液取后濾液5mL蒸餾水定容蒸餾水定容在在=460nm=460nm 測吸光度測吸光度計算吸附量計算吸附量和去除率和去除率綜合化學(xué)實驗綜合化學(xué)實驗 活性炭對甲基橙染料的吸附活性炭對甲基橙染料的吸附實驗注意事項實驗注意事項1. 稱量固體與移取液體操作規(guī)范準(zhǔn)確