實驗七空氣擴散系統(tǒng)中氧的總轉移系數(shù)的測定

1、實驗七 空氣擴散系統(tǒng)中氧的總轉移系數(shù)的測定一、實驗目的1、掌握空氣擴散系統(tǒng)中氧的總轉移系數(shù)的測定方法；2、加深對雙膜理論機理的認識及其影響因素。二、實驗原理氧向液體的轉移是污水生物處理的重要過程?？諝庵械难跸蛩修D移，通常以雙膜理論作為理論基礎。雙膜理論認為，當氣液兩相作相對運動時，其接觸界面兩側分別存在氣膜和液膜。氣膜和液膜均屬層流，氧的轉移就是在氣液雙膜進行分子擴散和在膜外進行對流擴散的過程。由于對流擴散的阻力小得多，因此傳質的阻力主要集中在雙膜上。在氣膜中存在著氧的分壓梯度，在液膜中存在著氧的濃度梯度，這就是氧轉移的推動力。對于難溶解的氧來說轉移的決定性阻力又集中在液膜上，因此通過液膜是

2、氧轉移過程的限制步驟，通過液膜的轉移速率便是氧擴散轉移全過程的控制速度。氧向液體的轉移速率可由下式表達：式中 Cs氧的飽和濃度，mg/L； C氧的實際濃度，mg/L； KLa氧的總轉移系數(shù)，h-1積分得：lg（）= 式中 Cot=0時液體溶解氧濃度，mg/L。三、實驗裝置和試劑1、實驗裝置 實驗裝置包括玻璃水槽、電動攪拌器、溫度控制儀、曝氣裝置、溶解氧瓶，實驗裝置見圖1。7圖1 空氣擴散系數(shù)中氧的總轉移系數(shù)的測定裝置圖（1空壓機；2溫式流量計；3電機；4擴散器；5反應器；6取樣管；77151DM型控溫）2、實驗試劑（1）Na2SO3飽和溶液 （2）1%的CoCl2·6H2O溶液 （3

3、）碘溶液 （4）2S2O3四、實驗步驟1、缸內注滿清水；2、調整溫度，本試驗采用15、20、25、30；根據(jù)測定實驗溫度，開動攪拌器和控溫儀，使水溫穩(wěn)定于實驗要求的溫度；3、開空氣壓縮機調整空氣流量，調到1L/min/min，調好后關空壓機；4、加入Na2SO3和CoCl2·6H2O溶液：加入8mL的Na2SO3和12mL的CoCl 2·6H2O，在加上述溶液后輕輕用玻璃棒攪拌均勻，觀察清水中的氧是否脫除，當其中的氧被脫除(DO=0)后開始下步實驗。并注意取樣方法；5、打開空氣壓縮機開始試驗在空壓機開始時要記下空氣量，先記下濕式氣體流量計的讀數(shù)，然后開始取樣，取樣時間為2m

4、in、4 min、6 min、8 min、10 min、12 min、14 min，這樣便可測定出不同時間的溶解氧量。五、實驗結果及計算1、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，計算氧的總轉移系數(shù)KLa；2、分析影響氧的總轉移系數(shù)大小的因素有哪些？附錄 溶解氧的測定方法（碘量法）一、實驗原理水樣中加入MnSO4 和堿性KI生成Mn（OH）2沉淀，Mn（OH）2 極不穩(wěn)定，與水中溶解氧反應生成堿性氧化錳MnO（OH）2棕色沉淀，將溶解氧固定（DO將Mn2氧化為Mn4 ）MnSO4+2NaOH=Mn（OH）2+Na2SO4，2Mn（OH）2+O2=2MnO（OH）2（棕），再加入濃H2SO4，使沉淀溶解，同時Mn4+被溶

5、液中KI的I - 還原為Mn2+ 而析出I2 ，即：MnO（OH）2+2H2SO4+2KI=MnSO4+I2+K2SO4 +3H2O，最后用Na2S2O3標液滴定I2，以確定DO，2Na2S2O3 +I2 =Na2S4O6 +2NaI。二、實驗試劑MnSO4溶液；稱 480gMnSO4 ·4H2O 或360gMnSO4·H2O溶液水，用水、稀釋至 1000mL，此液加入酸化過的KI溶液中，遇淀粉不變藍。堿性KI溶液：稱500g NaOH 溶于300400mL水中，另稱取150g KI(或135gNaI) 溶于200mL水中，待NaOH 冷卻后，將兩溶液合并、混勻用水稀釋到1

6、000mL 如有沉淀，放置過夜，傾出上清液，貯于棕色瓶中，用橡皮塞塞緊，避光保存，此溶液酸化后，遇淀粉不變藍。1%（m/v）淀粉溶液：稱取1g可溶性淀粉，用少量水調成糊狀，用剛煮沸的水沖稀到1000mL.0.02500mol/L(1/6K2Cr2O7）：稱取于1051100C 烘干2h并冷卻的K2Cr2O7 溶于水，移入1000 mL容量瓶，稀釋至刻度。2S2O3溶液：稱取 Na2S2O3 5H2O 溶于煮沸放冷的水中，加入2CO3用水稀至1000 mL，貯于棕色瓶中。使用前用2Cr2O7標定，于250mL 碘量瓶中，加入100mL水和1g KI，加入2Cr2O7標液，8mL(1+5) H2S

7、O4溶液密塞，搖勻，于暗處靜置5min，用待標定的Na2S2O3 溶液滴定至溶液呈淡黃色，加入1 mL 淀粉，繼續(xù)滴定至藍色剛好褪去。Na2S2O3濃度 = 三、測定步驟1、用移液管插入瓶內液面以下加入1mLMnSO4和2mL堿性KI溶液，有沉淀生成。2、顛倒搖動溶解氧瓶，使沉淀完全混合，靜置等沉淀降至瓶底。3、加入2mL濃H2SO4蓋緊，顛倒搖動均勻，待沉淀全部溶解后（不溶則多加濃H2SO4）至暗處五分鐘。4、用移液管取100.0 mL靜置后的水樣于250mL碘量瓶中，用0.0125 mol/L Na2S2O3，滴定至微黃色，再加入1mL淀粉溶液，繼續(xù)滴定至藍色剛好褪去為止，記下Na2S2O

8、3的耗用量，V(mL)5、計算：溶解氧(O2 mg/L) = 式中：C硫代硫酸鈉溶液的濃度，mol/L；V滴定時消耗硫代硫酸鈉溶液的體積，mL。實驗八 厭氧消化實驗一、實驗目的厭氧消化可用于處理有機污泥和高濃度有機廢水（如檸檬酸廢水，制漿造紙廢水，含硫酸鹽廢水等），是污水和污泥處理的主要方法之一。厭氧消化過程受pH、堿度、溫度、負荷率等因素的影響，產(chǎn)氣量與操作條件，污染物種類有關。進行消化設計前，一般都要經(jīng)過實驗室試驗來確定該廢水是否適于消化處理，能降解到什么程度，消化池可能承受的負荷以及產(chǎn)氣量等有關設計參數(shù)。因此，掌握厭氧消化實驗方法是很重要的。通過本實驗希望達到以下目的：1、掌握厭氧消化實

9、驗方法；2、了解厭氧消化過程pH、堿度、產(chǎn)氣量、COD去除等的變化情況，加深對厭氧消化的影響；3、掌握pH、COD的測定方法；二、實驗原理厭氧消化過程是在無氧條件下，利用兼性細菌和專性厭氧細菌來降解有機物的處理過程，其終點產(chǎn)物和好氧處理不同：碳素大部分轉化成甲烷，氮素轉化成氨和氮，硫素轉化為硫化氫，中間產(chǎn)物除同化合成為細菌物質外，還合成為復雜而穩(wěn)定的腐殖質。厭氧消化過程可分為四個階段：(1)水解階段：高分子有機物在胞外酶作用下進行水解，被分解為小分子有機物；(2)消化階段（發(fā)酵階段）：小分子有機物在產(chǎn)酸菌的作用下轉變成揮發(fā)性脂肪酸（VFA），醇類，乳酸等簡單有機物；(3)產(chǎn)乙酸階段：上述產(chǎn)物被

10、進一步轉化為乙酸、H2、碳酸及新細胞物質；(4)產(chǎn)甲烷階段：乙酸、H2、碳酸、甲酸和甲醇等在產(chǎn)甲烷菌作用下被轉化為甲烷，二氧化碳和新細胞物質。由于甲烷菌繁殖速度慢，世代周期長，所以這一反應步驟控制了整個厭氧消化過程。三、實驗設備和材料1、實驗設備（1）厭氧消化裝置（見圖1）：消化瓶的瓶塞，出氣管以及接頭處都必須密閉，防止漏氣，否則會影響微生物的生長和所產(chǎn)沼氣的收集；圖1 厭氧消化實驗裝置（1消化瓶； 2恒溫水浴箱；3集氣瓶；4計量瓶）（2）恒溫水浴槽；（3）COD測定裝置；（4）酸度計。2、實驗材料（1）已培養(yǎng)馴化好的厭氧污泥。（2）模擬工業(yè)廢水（本實驗采用人工配制的甲醇廢水）。四、實驗步驟1、配置甲醇廢水400mL備用。甲醇廢水配比如下：甲醇2%，乙醇0.2%，NH4Cl 0.05%、甲酸鈉0.5%、KH2PO4 0.025%、p；2、消化瓶內有馴養(yǎng)好的消化污泥混合液400mL，從消化瓶中倒出50mL消化液；3、加入50mL配置的人工廢水，搖勻后蓋緊瓶塞，將硝化瓶放進恒溫水浴槽中，控制溫度在35左右；4、每隔2h搖動一次，并記錄產(chǎn)氣量，共記錄5次，填入表1。產(chǎn)氣量的計量采用排水集氣法；表1 沼氣產(chǎn)量記錄表時間（h）02468102h總產(chǎn)氣量沼氣產(chǎn)量（mL）5、24小時后取樣分析出水pH值和COD，同時