活性炭对甲基橙染料的吸附

1、活性炭对甲基橙活性炭对甲基橙染料的吸附染料的吸附化学与化学工程学院化学与化学工程学院 周艳周艳 综合化学实验综合化学实验1. 了解染料废水的来源、危害及染料废水的处理方了解染料废水的来源、危害及染料废水的处理方法；法；2. 了解生物质吸附剂在废水处理中的应用；了解生物质吸附剂在废水处理中的应用；3. 了解活性炭在废水处理中的应用原理；了解活性炭在废水处理中的应用原理；4. 了解紫外了解紫外-可见分光光度计在定量分析中的作用；可见分光光度计在定量分析中的作用；5. 掌握活性炭吸附甲基橙的原理与方法。掌握活性炭吸附甲基橙的原理与方法。实验目的：实验目的：综合化学实验综合化学实验 活性炭对甲基橙染料

2、的吸附活性炭对甲基橙染料的吸附实验原理实验原理 随着纺织工业的迅速发展，染料的品种和数量日益增加，随着纺织工业的迅速发展，染料的品种和数量日益增加，染料生产和印染废水已成为水环境的重点污染源之一。随着染料生产和印染废水已成为水环境的重点污染源之一。随着染料废水的大量排放，染料废水的大量排放，染料在环境中日渐累积染料在环境中日渐累积，造成严重的造成严重的环境污染。环境污染。大多数染料大多数染料化学性质稳定化学性质稳定，具有致癌、致畸、致具有致癌、致畸、致突变作用突变作用。染料废水具有水色度高、有机成分复杂、酸碱性。染料废水具有水色度高、有机成分复杂、酸碱性强、含盐量高、微生物降解程度低等特点，强

3、、含盐量高、微生物降解程度低等特点，一直是工业废水一直是工业废水处理中的一大难题。处理中的一大难题。1. 1. 关于染料废水关于染料废水1 1）染料废水的来源与危害）染料废水的来源与危害综合化学实验综合化学实验 活性炭对甲基橙染料的吸附活性炭对甲基橙染料的吸附实验原理实验原理 絮凝法：絮凝法：常用而有效的处理方法之一。混凝剂多以铝盐或铁常用而有效的处理方法之一。混凝剂多以铝盐或铁盐为主，其中以碱式氯化铝盐为主，其中以碱式氯化铝( PAC)的架桥吸附性能较好，的架桥吸附性能较好，而以硫酸亚铁的价格为最低。而以硫酸亚铁的价格为最低。缺点：缺点：药剂用量大、操作繁杂、污泥量大、处理费用高、脱色药剂用

4、量大、操作繁杂、污泥量大、处理费用高、脱色效果差效果差2 2）目前染料废水的处理方法）目前染料废水的处理方法 生化法：生化法：利用微生物的作用利用微生物的作用来去除废水的有机物的方法，生来去除废水的有机物的方法，生物处理法一般处理费用较低，耐冲击负荷能力较好，目前作为物处理法一般处理费用较低，耐冲击负荷能力较好，目前作为一种主要的处理手段广泛采用。一种主要的处理手段广泛采用。综合化学实验综合化学实验 活性炭对甲基橙染料的吸附活性炭对甲基橙染料的吸附实验原理实验原理 电解法：电解法：对含酸性染料的印染废水有较好的处理效果，脱色对含酸性染料的印染废水有较好的处理效果，脱色率为率为50% 70% ，

5、但对颜色深、，但对颜色深、COD高的废水处理效果较差。高的废水处理效果较差。缺点：缺点：电耗大、电极易钝化；其技术的可行性和通用性还需进电耗大、电极易钝化；其技术的可行性和通用性还需进一步研究和探索。一步研究和探索。2 2）目前染料废水的处理方法）目前染料废水的处理方法 氧化法氧化法：目前处理印染废水的较有前景的氧化法为半导体光：目前处理印染废水的较有前景的氧化法为半导体光催化氧化法，但目前该方法还处于实验室和中试阶段，离工业催化氧化法，但目前该方法还处于实验室和中试阶段，离工业化尚有一段距离，有大量工作还需去完善。化尚有一段距离，有大量工作还需去完善。 综合化学实验综合化学实验 活性炭对甲基

6、橙染料的吸附活性炭对甲基橙染料的吸附实验原理实验原理2 2）目前染料废水的处理方法）目前染料废水的处理方法吸附法：吸附法：规模小规模小、操作简单、成本低，在实际中得到了广泛操作简单、成本低，在实际中得到了广泛的应用，但染料降解不彻底，吸附剂吸附速率慢、吸附量小，的应用，但染料降解不彻底，吸附剂吸附速率慢、吸附量小，再生困难，具有一定的局限性。再生困难，具有一定的局限性。活性炭活性炭是由含炭为主的物质作原料，经高温炭化和活化制是由含炭为主的物质作原料，经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂。因得的疏水性吸附剂。因具有特定的表面化学性质、极为发达的具有特定的表面化学性质、极为发达的内部孔隙结构和较高的

7、比表面积而有很强的吸附脱色性能内部孔隙结构和较高的比表面积而有很强的吸附脱色性能, ,可可吸附水中的多种有机物和金属离子，吸附水中的多种有机物和金属离子，因此它因此它作为一种良好的水作为一种良好的水质净化材料，广泛地应用于脱除工业和城市污水中的有机物。质净化材料，广泛地应用于脱除工业和城市污水中的有机物。综合化学实验综合化学实验 活性炭对甲基橙染料的吸附活性炭对甲基橙染料的吸附实验原理实验原理3 3）活性炭对甲基橙染料的吸附）活性炭对甲基橙染料的吸附 原理：原理：甲基橙在酸性和碱性条件下具有染料化合物的主体结甲基橙在酸性和碱性条件下具有染料化合物的主体结构（偶氮式、醌式结构）构（偶氮式、醌式结

8、构）,是一种常见的染料，活性炭因具有特是一种常见的染料，活性炭因具有特定的表面化学性质、复杂的孔隙结构和大的比表面积，因而对定的表面化学性质、复杂的孔隙结构和大的比表面积，因而对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。 吸附量与去除率的计算公式：吸附量与去除率的计算公式：0()(/)fCCVq mg gw00()(%)100%eCCECCf (mg/L)吸附后溶液中剩余的甲基橙浓度吸附后溶液中剩余的甲基橙浓度C0 (mg/L)初始甲基橙浓度初始甲基橙浓度V (L)溶液的体积溶液的体积w (g)吸附剂的质量吸附剂的质量综合化学实验综合化学实验 活性炭对甲基橙染料的吸附活性炭对甲基

9、橙染料的吸附实验原理实验原理3 3）活性炭对甲基橙染料的吸附）活性炭对甲基橙染料的吸附 等温吸附方程：等温吸附方程：Ce (mg/L)吸附平衡有溶液中甲基橙浓度吸附平衡有溶液中甲基橙浓度qe (mg/g)吸附平衡容量吸附平衡容量对于固液体系的吸附行为，常用对于固液体系的吸附行为，常用Langmuir（单分子层等（单分子层等温吸附理论）和温吸附理论）和Freundlich吸附等温式（经验式，吸附等温式（经验式， 认为吸附认为吸附具有可逆性具有可逆性, 且不是严格意义上的单分子层吸附）来描述。且不是严格意义上的单分子层吸附）来描述。bqqCqCeeemaxmax1eFeCnKqlog1loglog

10、qmax最大理论吸附容量（最大理论吸附容量（mg/g）bLangmuir平衡常数（平衡常数（L/mg）KF和和nFreundlich常数。常数。综合化学实验综合化学实验 活性炭对甲基橙染料的吸附活性炭对甲基橙染料的吸附实验原理实验原理3 3）活性炭对甲基橙染料的吸附）活性炭对甲基橙染料的吸附 吸附过程的热力学：吸附过程的热力学：RSRTHKlnGHTS K代表吸附平衡常数，在此等于代表吸附平衡常数，在此等于qe/Ce；T（Kelvin）为）为吸附绝对温度，吸附绝对温度，R为理想气体常数。为理想气体常数。综合化学实验综合化学实验 活性炭对甲基橙染料的吸附活性炭对甲基橙染料的吸附1. 1. 甲基橙

11、标准曲线的绘制甲基橙标准曲线的绘制实验步骤实验步骤50mL+甲基橙标液甲基橙标液50mg/L0mL1mL2mL3mL4mL5mL蒸馏水定容蒸馏水定容以甲基橙浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制不同以甲基橙浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制不同浓度标准溶液对应的吸光度标准曲线。浓度标准溶液对应的吸光度标准曲线。在在=460nm=460nm 测吸光度测吸光度综合化学实验综合化学实验 活性炭对甲基橙染料的吸附活性炭对甲基橙染料的吸附2.2.温度对活性炭吸附甲基橙的影响温度对活性炭吸附甲基橙的影响实验步骤实验步骤50mL+甲基橙甲基橙, 50mL50mg/L30趁热干滤趁热干滤弃前弃前20mL取后滤液取

12、后滤液5mL恒温搅拌恒温搅拌90min绘制温度对吸附量和去除率的影响曲线，将绘制温度对吸附量和去除率的影响曲线，将lnK对对1/T作图，作图，通过数学换算求出吉布斯自由能（通过数学换算求出吉布斯自由能（G）、焓变（）、焓变（H）及熵变）及熵变（S）结果。）结果。活性炭活性炭0. 0.050500g00g4050蒸馏水定容蒸馏水定容在在=460nm=460nm 测吸光度测吸光度计算吸附量计算吸附量和去除率和去除率(3个）个）综合化学实验综合化学实验 活性炭对甲基橙染料的吸附活性炭对甲基橙染料的吸附3.3.甲基橙初始浓度对活性炭吸附的影响甲基橙初始浓度对活性炭吸附的影响实验步骤实验步骤+甲基橙甲基

13、橙, 50mL(1050mg/L)干滤干滤弃前弃前20mL恒温搅拌恒温搅拌90min绘制不同初始浓度对吸附量和去除率的影响曲线，分别以绘制不同初始浓度对吸附量和去除率的影响曲线，分别以Ce/qe对对Ce和和logqe对对logCe作图，讨论该吸附更符合哪种等温吸作图，讨论该吸附更符合哪种等温吸附模式。附模式。活性炭活性炭0. 0.050500g00g3050mL(5个）个）取后滤液取后滤液5mL蒸馏水定容蒸馏水定容在在=460nm=460nm 测吸光度测吸光度计算吸附量计算吸附量和去除率和去除率综合化学实验综合化学实验 活性炭对甲基橙染料的吸附活性炭对甲基橙染料的吸附实验注意事项实验注意事项1. 称量固体与移取液体操作规范准确