实验二曝气设备充氧能力的测定实验

实验二曝气设备的充氧能力的测定实验实验项目性质：验证性所属课程名称：水污染控制工程实验计划学时：41、实验目的（1）加深理解曝气充氧的机理及影响因素。（2）掌握曝气设备清水充氧性能测定的方法。（3）测定曝气设备的氧的总转移系数KLa（20）、氧利用率EA、动力效率Ep。2、实验原理曝气的作用是向液相供给溶解氧。氧由气相转入液相的机理常用双膜理论来解释。双膜理论是基于在气液两相界面存在着两层膜（气膜和液膜）的物理模型。氧在膜内总是以分子扩散方式转移的，其速度总是慢于在混合液内发生的对流扩散方式的转移。所以只要液体内氧未饱和，则氧分子总会从气相转移到液相的。曝气设备氧总转移系数KLa的计算式：式中：KLa—氧总转移系数，l/min；t、t0—曝气时间，min；C0—曝气开始时烧杯内溶解氧浓度（t0=0时，C0=？mg/L），mg/L；Cs—烧杯内溶液饱和溶解氧值，mg/L；Ct—曝气某时刻t时，烧杯内溶液溶解氧浓度，mg/L3、实验设备与试剂（1）曝气装置，1个；（2）大烧杯；1000mL，1个；（3）溶解氧测定仪，1台；（4）电子天平，1台；（5）无水亚硫酸钠；（6）氯化钴；（7）玻璃棒1根。4实验步骤（1）用1000mL烧杯加入清水，测定水中溶解氧值，计算池内溶解氧含量G=DO·V。（2）计算投药1）脱氧剂（无水亚硫酸钠）用量：g=（1.1~1.5）×8·G2）催化剂（氯化钴）用量：投加浓度为0.1mg/L（3）将药剂投入烧杯内，至烧杯内溶解氧值为0后，启动曝气装置，向烧杯曝气，同时开始计时。（4）每隔1min（前三个间隔）和0.5min（后几个间隔）测定池内溶解氧值，直至烧杯内溶解氧值不再增长（饱和）为止。随后关闭曝气装置。5实验记录原始实验记录表水样体积V：L；水温：℃；初始溶解氧浓度C0，mg/L无水亚硫酸钠用量：g；氯化钴用量：g测量时间（min）1233.54.04.55……溶解氧浓度（mg/L）……6、实验结果整理（1）计算氧总转移系数KLa（T）。1）氧总转移系数KLa（T）计算表t–t0（min）Ct（mg/L）Cs-Ct（mg/L）1/t-t0KLa（T）(min)-1

2)充氧时间t为横坐标，水中溶解氧浓度变化为纵坐标，作图绘制充氧曲线，所得直线的斜率即为KLa。（2）计算温度修正系数K，根据KLa（T），求氧总转移系数KLa（20）K=1.024（20-T）KLa（20）=K·KLa（T）=1.024（20-T）×KLa（T）（3）计算充氧设备充氧能量EL。EL=KLa（20）·CskgO2/h·m3式中：Cs—1atm下，20℃时溶解氧饱和值，Cs=9.17mg/L（4）计算曝气设备动力效率Ep。kg/kW·h式中：N—理论功率，只计算曝气充氧所耗有用功；V——曝气池有效体积。7、实验结果分析与小结对整理得到的实验结果进行分析，并对本次实验进行小结（体会、心得）。8、思考题（1）曝气充氧原理及其影响因素是什么？（2）温度修正、压力修正系数的意义如何?（3）氧总转移系数KLa的意义是什么？附录溶解氧的测定方法（碘量法）一、实验原理水样中加入MnSO4和碱性KI生成Mn（OH）2沉淀，Mn（OH）2极不稳定，与水中溶解氧反应生成碱性氧化锰MnO（OH）2棕色沉淀，将溶解氧固定（DO将Mn2＋氧化为Mn4＋）MnSO4+2NaOH=Mn（OH）2↓+Na2SO4，2Mn（OH）2+O2=2MnO（OH）2↓（棕），再加入浓H2SO4，使沉淀溶解，同时Mn4+被溶液中KI的I-还原为Mn2+而析出I2，即：MnO（OH）2+2H2SO4+2KI=MnSO4+I2+K2SO4+3H2O，最后用Na2S2O3标液滴定I2，以确定DO，2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI。二、实验试剂MnSO4溶液；称480gMnSO4·4H2O或360gMnSO4·H2O溶液水，用水、稀释至1000mL，此液加入酸化过的KI溶液中，遇淀粉不变蓝。碱性KI溶液：称500gNaOH溶于300~400mL水中，另称取150gKI(或135gNaI)溶于200mL水中，待NaOH冷却后，将两溶液合并、混匀用水稀释到1000mL如有沉淀，放置过夜，倾出上清液，贮于棕色瓶中，用橡皮塞塞紧，避光保存，此溶液酸化后，遇淀粉不变蓝。1%（m/v）淀粉溶液：称取1g可溶性淀粉，用少量水调成糊状，用刚煮沸的水冲稀到1000mL.0.02500mol/L(1/6K2Cr2O7）：称取于105~1100C烘干2h并冷却的K2Cr2O71.2259g溶于水，移入1000mL容量瓶0.0125mol/LNa2S2O3溶液：称取3.1gNa2S2O35H2O溶于煮沸放冷的水中，加入0.1Na2CO3用水稀至1000mL，贮于棕色瓶中。使用前用0.02500mol/LK2Cr2O7标定，于250mL碘量瓶中，加入100mL水和1gKI，加入10.00mL0.02500mol/LK2Cr2O7标液，8mL(1+5)H2SO4溶液密塞，摇匀，于暗处静置5min，用待标定的Na2S2O3溶液滴定至溶液呈淡黄色，加入1mL淀粉，继续滴定至蓝色刚好褪去。Na2S2O3浓度=三、测定步骤1、用移液管插入瓶内液面以下加入1mLMnSO4和2mL碱性KI溶液，有沉淀生成。2、颠倒摇动溶解氧瓶，使沉淀完全混合，静置等沉淀降至瓶底。3、加入2mL浓H2SO4盖紧，颠倒摇动均匀，待沉淀全部溶解后（不溶则多加浓H2SO4）至暗处五分钟。4、用移液管取100.0mL静置后的水样于250mL碘量瓶中，用0.0