环境工程原理《吸附》习题及答案
1 、 25℃，101.3kPa下，甲醛气体被活性炭吸附的平衡数据如下： q/[ g(气体)?g(活性炭)-1] 气体的平衡分压 /Pa
0 0
0.1 267
0.2 1600
0.3 5600
0.35 12266
试判断吸附类型，并求吸附常数。
如果25℃，101.3kPa下，在1L的容器中含有空气和甲醛的混合物，甲醛的分压为12kPa，向容器中放入2g活性炭，密闭。忽略空气的吸附，求达到吸附平衡时容器内的压力。
解：由数据可得吸附的平衡曲线如下
0.4 q/g(气体)g(活性炭)-1 0.3 0.2 0.1 0 0 5000 10000 p/Pa 吸附平衡曲线15000 图1
由上述的平衡曲线，可以判断吸附可能是Langmuir或Freundlich型。 由
1111??，整理数据如下 qqmk1pqm1/q 1/p
作1/q和1/p的直线
10 0.00374
5 0.00062
3.3 0.00018
2.86 0.00008
12 10 8 1/q 6 4 2 0 0 0.001 0.002 1/p 0.003 0.004 y = 1855.7x + 3.1567 R2 = 0.9784 图2
由lnq?1/nlnp?lnk，整理数据如下：
lnp lnq
5.59 -2.30
7.38 -1.61
8.63 -1.20
9.41 -1.05
作lnq和lnp的直线
0 2 -0.5 -1 -1.5 -2 -2.5 lnp lnq y = 0.3336x - 4.1266 R2 = 0.9887 4 6 8 10 图3
由以上计算可知，用Freundlich等温方程拟合更好一些。同时计算参数如下： 1/n=0.3336，n=3，lnk=-4.1266，k=0.016，所以等温线方程为q?0.016p1/3 题设条件下，甲醛的物质的量为n?质量为m?0.0048?30?0.144g
假设达到吸附平衡时吸附量为
p?pV12000?0.001??0.0048mol RT8.314?298q，则此时的压力为
?0.144?2q??8.314?298/300.001
将q?0.016p1/3代入，可以求得p?89Pa
所以此时甲醛的平衡分压已经很低，如果忽略的话，可以认为此时容器内的压力为101.3?12?89.3kPa
2、 现采用活性炭吸附对某有机废水进行处理，对两种活性炭的吸附试验平衡数据如下：
平衡浓度COD /(mg?L-1) 100
500
1000
1500
A吸附量/ [mg?g(活性
炭)-1]
B吸附量/[mg?g(活性
炭)-1]
55.6 192.3 227.8 326.
1
47.6 181.8 294.1 357.
3
398.4 357.1
378.8 434.8
476.2 394.7
2000
2500
3000
试判断吸附类型，计算吸附常数，并比较两种活性炭的优劣。 解：由数据可得吸附的平衡曲线如下：
Langmuir吸附等温线方程为q?k1qm?/?1?k1??，变形后可得整理数据如下：
?q??qm?1，k1qm? ?/q(A) ?/q(B)
100 1.80 2.10
500 2.60 2.75
1000 4.39 3.40
1500 4.60 4.20
2000 5.60 5.02
2500 6.60 5.75
3000 7.60 6.30
作?/q和?的直线