活性炭吸附法处理亚甲基兰模拟废水,确定最佳 pH

景德镇陶瓷学院

水污染设计性实验报告

题目：活性炭吸附法处理亚甲基兰模拟废水，确定最佳 pH

组员名单：姚世昆（组长）、钟林涛、

李文军、淦方武、曾非凡

组长电话：_____

指导老师：刘媚、唐燕超老师

实验时间： 2013.4.22—2013.4.28

材料科学与工程学院

摘要

活性炭吸附法是利用活性炭的物理吸附、化学吸附、氧化、催化氧化和还原等性能去除水中污染物的水处理方法。本实验通过控制亚甲基兰模拟废水的 pH 并测得其剩余吸光度来探讨活性炭吸附法处理亚甲基兰废水，从而来确定最佳 pH 值。

本实验是采用振荡吸附 30min 处理 0.0005mg/L 的亚甲基兰废水的，活性炭投加量 150mg。调节 pH 的试剂为 0.1mol/L HCl 和0.1mol/L NaOH。通过第一组实验粗略判断是在什么条件下处理效果好；第二组实验取酸性范围内的六个不同连续的用量，从而确定最佳 pH 值。

关键词：活性炭吸附法、亚甲基兰模拟废水、吸光度、PH值

前言

随着染料和印染工业的迅速发展，每年要向水体环境排放大量含染料的工业废水，此类废水吸光度深、有机污染物含量高、组分复杂、水质变化和生物毒性大、难生物降解，且染料抗光解、抗氧化性强，用常规的方法难以治理，给环境带来了严重的污染，近年来染料废水的物理化学处理法取得了新的进展，其中物理方法主要有：吸附法、膜滤法；化学方法主要有混凝法、氧化剂法、离子交换法、 Fenton 试剂法、光催氧化法、湿式氧化法、电化学法。

活性炭是目前国内外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，适用于多种废水的优点。活性炭吸附常用于来处理某些工业废水，在有些特殊的情况下也用于给水处理。比如当给水水资源中含有某些不易除去而且含量较少的污染物时；当某些偏远小居住区尚无自来水厂需临时安装一小型自来水生产装置时，往往使用活性炭吸附装置。但由于活性炭的造价较高，再生过程较复杂，所以活性炭吸附的应用尚具有一定的局限性。

活性炭吸附就是利用活性炭的固体表面对水中一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的目的。活性炭的吸附作用产生于两个方面，一是由于活性炭内部分子在各个方向上都承受着同等大小的力而在表面的分子则受到不平衡的力，这就使其它分子吸附于其表面上，此为物理吸附；另一个是由于活性炭与被吸附物质之间的化学作用，此为化学吸附。活性炭的吸附是上述两种吸附设计作用的结果。

活性炭吸附技术在国内用于医药、化工和食品等工业的精制和脱色已有多年历史。70 年代开始用于工业废水处理。活性炭吸附法已逐步成为工业废水二级或三级处理的主要方法之一。影响活性炭吸附的因素有很多，除了活性炭吸附剂的性质、吸附质的性质、共存物质外，还有 pH、温度、接触时间等。

活性炭吸附法是利用活性炭的物理吸附、化学吸附、氧化、催化氧化和还原等性能去除水中污染物的水处理方法。采用活性炭吸附法处理亚甲基兰模拟废水, 研究了 pH 值、活性炭投加量、温度、吸附时间等因素对染料废水的剩余吸光度和 COD 去除率的影响，探讨了活性炭吸附法处理染料废水的机理。而本实验我们要研

究的内容是探究出水吸光度与 pH 的关系，所以下面就仅对 pH 作讨论。pH 是影响活性炭吸附的重要因素，活性炭一般在酸性溶液中比在碱性溶液中有较高的吸附率。PH 值会对吸附质在水中存在的状态及溶解度等产生影响，从而影响吸附效果。

通过吸光度可以准确测出亚甲基兰模拟废水的浓度。

配制浓度为0.0005mg/L 的亚甲基兰模拟废水。准确称取亚甲基兰粉末0.0005mg，加水溶于烧杯中，待溶解后置于1000ml 的容量瓶中，加入自来水至标线，则该模拟废水的浓度为

0.0005mg/L。再重复以上操作，再配1000ml 废水。

此次实验通过配置好的 0.0005mg/L 的亚甲基兰来模拟废水，然后用浓度为 0.1mol/L HCl 溶液（配制方法：浓盐酸的浓度是12 mol/L，所以当我们需要 1000ml 时，则需要浓盐酸的量为

0.1*1/12=8.3ml）与 0.1mol/L NaOH 溶液（配制方法：称取氢氧化钠 4g，置于一烧杯中，待溶解后倒入 1000ml 的容量瓶中，定容至标线）调节“废水”的 pH 值，接着利用活性炭的吸附作用对其进行吸附一段时间后，用稀释倍数法测定吸附后的吸光度，粗略确定最佳 pH 所处范围；第二组实验根据第一组所得结果确定各个药剂投加量，用稀释倍数法测定吸附后的吸光度，接着画出吸光度与 pH 值的关系图，从而来确定最佳 pH。

实验方案设计

活性炭吸附法处理亚甲基兰模拟废水，确定最佳 pH

（一）实验仪器与药品：

1、实验仪器：

烧杯若干、分析天平、PH计、250mL 三角烧瓶 6 个、100ml 量筒、振荡器一台、722分光光度计、移液管、胶头滴管

2、药品：

亚甲基兰粉末、粉末状活性炭、0.1mol/LHCl 溶0.1mol/LNaOH 溶液

（二）实验方案与实验步骤：

1、配制浓度为 0.0005mg/L 的亚甲基兰模拟废水。

2、第一组：用量筒准确量取上述亚甲基兰模拟废水 100ml 六份，分别置于六个标有 1-6 号标签的 250mL 的锥形瓶中，并分别投加 200mg 粉末状活性炭。向1、2、3 号锥形瓶中分别加入配好的0.01ml、0.1ml、1.0ml 0.1mol/L的HCl溶液。向4、 5、6 号锥形瓶中分别加入配好的0.01ml、0.1ml、1.0ml 0.1mol/L 的NaoH溶液。

3、将六个锥形瓶放在振荡器上震荡，计时 30min，振荡过程中，注意观察实验现象并做好实验记录。并分别测定六个烧杯里的滤液的 pH 值及水温。

4、过滤各三角烧瓶中废水，测定亚甲基兰的吸光度。

5、画出吸光度与 pH 的曲线图，初步确定最佳 pH 所处范围。

6、第二组：假如初测最佳 pH 所处范围在碱性区域，实验步骤同上，1-6 号锥形瓶中应加入不同量（量的多少由上述实验结果而定）的 0.1mol/L 的NaoH 溶液；结果初测最佳 pH 所处范围在

碱性区域，实验步骤同上，1-6 号锥形瓶中应加入 10.00ml、

1.00ml、0.10ml、0.50ml、0.03ml、0.01ml 的 0.1mol/L NaoH 溶

液。

7、画出第二组实验的吸光度与 pH 的曲线图，确定最佳 pH。

（三）、实验结果与分析：

活性炭的量的测定

编号 1 2 3 4 5 6

活性炭mg 50 100 150 200 250 300

吸光度21.134 19.88 16.02 15 12.16 11.58

c0 mg/l 137 137 137 137 137 137

c mg/l 106.5013918 100.8613 83.50015 78.9125 66.13903 63.53037

q g/g 0.060997216 0.036139 0.035667 0.029044 0.028344 0.02449

去除率0.222617578 0.263786 0.39051 0.423996 0.517233 0.536275

编号 1 2 3 4 5 6 吸光度 1.866 4.3 7.93 13.8 24.26 27 亚甲基蓝

13.7 27.4 54.8 82.2 109.6 137 浓度mg/l

编号 1 2 3 4 5 6 7 PH值 3.15 3.05 2.4 5.42 9.82 11.74 5.28 吸光度20.18 23 20.5 17.4 23.04 13.74 20.36

C1*(V0+V HCl)=C H+*V0+V HCl*C0

V0=100ml是废水的体积；C0是实验室用的盐酸的浓度1mol/l; V HCl是要求的盐酸体

积；C H+是PH为5.28时的氢离子的浓度。

PH的最佳范围是4-6，PH=4时算出V HCl=9.476E-3ml;

C2*(V0+V NaOH)=C OH-*V0+V NaOH*C0

V0=100ml是废水的体积；C0是实验室用的氢氧化钠的浓度1mol/l; V NaOH是要求的氢氧

化钠体积；C OH-是PH为5.40时的氢氧根离子的浓度。

PH=6时算出V NaOH=8.095E-7 ml.

编号 1 2 3 4 5 6

PH值 4.03 4.46 4.91 5.28 5.56 6.01

吸光度19.23 21.84 18.57 17.57 19.94 18.21

（四）、实验结论：平均PH=（4.03+4.46+4.91+5.28+5.56+6.01）/6=5.04

所以，最佳PH就是5.04。

（五）、实验小结：试验前应该尽量的去查阅一些相关的资料，对

一些影响因素、药品的用量等等有一定的了解。在试验时候有一定

的把握。知道自己的试验的难点、费时间的地方在哪里，好让自己

去把握时间。试验中出现的特殊情况要冷静的去面对。仔细分析原

因，得出相应的对策。

六、参考文献：

【1】奚旦立，孙裕生，环境监测.4 版.北京：高等教育出版，2004. 【2】刘媚，成岳.环境工程实验.1 版.江西：高等教育出版，2009.