Ochrona Środowiska

Usuwanie barwy ścieku metodą adsorpcji na węglu aktywnym

N	Rok akademicki	2013/2014	wykonawcy	Grupa
	Wydział	WNiG		2
	Kierunek	INiG		2
	Rok studiów	I		2
data	Ćwiczenie	2
wykonywania ćwiczenia
oddania sprawozdania
zaliczenia sprawozdania

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie adsorpcji węgla aktywnego, ukazania zależności na wykresie oraz narysowanie izotermy adsorpcji na podstawie wykonanego ćwiczenia:

• W kolbach o pojemności 100cm³ przygotowaliśmy 4 roztwory o stężeniach roztworu barwnego: 0.7%, 0.45%, 0.3%, 0.15%

• Dla roztworu 1% znaleźliśmy długość fali dla której spełnione jest prawo Lamberta-Beera. Za pomocą spektrofotometru wyznaczyliśmy długość fali dla której wartość absorbancji jest jak najbardziej zbliżona do wartości 1,000 FTU. Dla długości fali 805nm wartość absorbancji wynosi 0.998FTU.

• Przy długości fali 805nm zmierzyliśmy wartość absorbancji poszczególnych roztworów

• Roztwór 0,7% odlaliśmy równo do 3 kolb 250 cm³ po 100 cm³ roztworu w każdej, do każdej dodaliśmy kolejno po 1g, 2g, 3g węgla aktywnego.

• Następnie roztwory zostały wytrząsane przez 30 minut.

• Po zakończeniu wytrząsania roztwory kolejno odsączyliśmy i ponownie zmierzyliśmy absorbancję.

• Opracowanie wyników

1. Roztwór o stężeniu substancji barwnej 0.7%

$\frac{\text{ms}}{100} \times 100\% = 0,7\%$ > ms=0,7g

1. Roztwór o stężeniu substancji barwnej 0.45%

$\frac{\text{ms}}{100} \times 100\% = 0,45\%$ > ms=0,45g

1. Roztwór o stężeniu substancji barwnej 0.3%

$\frac{\text{ms}}{100} \times 100\% = 0,3\%$ > ms=0,3g

1. Roztwór o stężeniu substancji barwnej 0.15%

$\frac{\text{ms}}{100} \times 100\% = 0,15\%$ > ms=0,15g

Długość fali dla absorbancji 0,998 FTU wynosi 805nm

Dla tej długości fali zmierzyliśmy absorbancję poszczególnych roztworów

1. Roztwór o stężeniu substancji barwnej 0.7% absorbancja 1,107 FTU

2. Roztwór o stężeniu substancji barwnej 0.45% absorbancja 1,019 FTU

3. Roztwór o stężeniu substancji barwnej 0.3% absorbancja 1,006 FTU

4. Roztwór o stężeniu substancji barwnej 0.15% absorbancja 0,998 FTU

Zależność absorbancji od stężenia barwnika

Obliczenie zawartości substancji barwnej po sorpcji

Do roztworu 0.7% dodajemy kolejno 1g, 2g i 3g węgla aktywnego.

Następnie wytrząsamy roztwory i ustalamy absorbancję poszczególnych roztworów przy długości fali 805nm

1. Dla roztworu zawierającego 3g węgla - 0,314 FTU

2. Dla roztworu zawierającego 2g węgla - 0,416 FTU

3. Dla roztworu zawierającego 1g węgla - 0,513 FTU

Następnie obliczamy stężenie procentowe substancji barwnej w rozworze

1. $\frac{0,314FTU \times 0,7\%}{1,107FTU}$ >0,20%

2. $\frac{0,416\text{FTU} \times 0,7\%}{1,107\text{FTU}}$ >0,26%

3. $\frac{0,513FTU \times 0,7\%}{1,107FTU}$ >0,32%

Obliczamy masową zawartość substancji barwnej w roztworze

1. Roztwór z 3g węgla aktywnego

$\frac{\text{ms}}{100} \times 100\% = 0,20\%$ > ms=0,20g

1. Roztwór z 2g węgla aktywnego

$\frac{\text{ms}}{100} \times 100\% = 0,26\%$ > ms=0,26g

1. Roztwór z 1g węgla aktywnego

$\frac{\text{ms}}{100} \times 100\% = 0,32\%$ > ms=0,32g

Ilość substancji zaadsorbowanej na danej ilości węgla aktywnego

1. Na 3g węgla aktywnego zabsorbowało się 0,7g-0,20 =0,50g

2. Na 2g węgla aktywnego zabsorbowało się 0,7g-0,26 = 0,44g

3. Na 1g węgla aktywnego zabsorbowało się 0,7g-0,32g = 0,38g

Obliczanie wartości absorpcji

Wartość absorbcji =masa substancji zaabsorbowanej/masa węgla użytego do absorpcji

1. Roztwór z 3g węgla

$a = \frac{0,50g}{3g}$=1,5$\frac{g}{g}$

1. Roztwór z 2g węgla

$a = \frac{0,44g}{2g} = 0,22\frac{g}{g}$

1. Roztwór z 1g węgla

$a = \frac{0,38g}{1g} = 0,38\frac{g}{g}$

Tabela wyników

Nr	Stężenie roztworu przed sorpcją (%)	Masa substancji w roztworze przed sorpcją (g)	Stężenie roztworu po sorpcji (%)	Masa substancji po sorpcji (g)	Masa substancji zaadsorbowanej (g)	Wartość adsorpcji (g/g)
1	0,7	0,7	0,20	0,20	0,50	1,5
2	0,7	0,7	0,26	0,26	0,44	0,22
3	0,7	0,7	0,32	0,32	0,38	0,38

Izoterma adsorpcji

Obserwując kształt izotermy adsorpcji na węglu aktywnym zauważamy, że wraz ze wzrostem ilości węgla maleje wielkość sorpcji. Dla uzyskania najlepszych efektów sorpcji należy użyć odpowiedniej dawki węgla. W naszym przypadku najlepszą dawką węgla aktywnego była dawka 3g, podczas tej reakcji wartość adsorpcji wyniosła 1,5 g/g, natomiast przy dawce 2g wartość ta wyniosła 0,22 g/g.