空气扩散系统中氧的总转移系数的测定.doc

— PAGE \* MERGEFORMAT 1 — 实验七 空气扩散系统中氧的总转移系数的测定 一、实验目的 1、掌握空气扩散系统中氧的总转移系数的测定方法； 2、加深对双膜理论机理的认识及其影响因素。 二、实验原理 氧向液体的转移是污水生物处理的重要过程。空气中的氧向水中转移，通常以双膜理论作为理论基础。双膜理论认为，当气液两相作相对运动时，其接触界面两侧分别存在气膜和液膜。气膜和液膜均属层流，氧的转移就是在气液双膜进行分子扩散和在膜外进行对流扩散的过程。由于对流扩散的阻力小得多，因此传质的阻力主要集中在双膜上。在气膜中存在着氧的分压梯度，在液膜中存在着氧的浓度梯度，这就是氧转移的推动力。对于难溶解的氧来说转移的决定性阻力又集中在液膜上，因此通过液膜是氧转移过程的限制步骤，通过液膜的转移速率便是氧扩散转移全过程的控制速度。氧向液体的转移速率可由下式表达： 式中 Cs—氧的饱和浓度，mg/L； C—氧的实际浓度，mg/L； KLa—氧的总转移系数，h-1 积分得：lg（）= 式中 Co—t=0时液体溶解氧浓度，mg/L。 三、实验装置和试剂 1、实验装置 实验装置包括玻璃水槽、电动搅拌器、温度控制仪、曝气装置、溶解氧瓶，实验装置见图1。 7图1 空气扩散系数中氧的总转移系数的测定装置图 7 （1—空压机；2—温式流量计；3—电机；4—扩散器； 5—反应器；6—取样管；7—7151DM型控温） 2、实验试剂 （1）Na2SO3饱和溶液 （2）1%的CoCl2·6H2O溶液 （3）0.1mol/L碘溶液 （4）0.025mol/LNa2S2O3 四、实验步骤 1、缸内注满清水； 2、调整温度，本试验采用15、20、25、30℃ 根据测定实验温度，开动搅拌器和控温仪，使水温稳定于实验要求的温度； 3、开空气压缩机调整空气流量，调到1L/min~1.5L/min，调好后关空压机； 4、加入Na2SO3和CoCl2·6H2O溶液： 加入8mL的Na2SO3和12mL的CoCl 2·6H2O，在加上述溶液后轻轻用玻璃棒搅拌均匀，观察清水中的氧是否脱除，当其中的氧被脱除(DO=0)后开始下步实验。并注意取样方法； 5、打开空气压缩机开始试验 在空压机开始时要记下空气量，先记下湿式气体流量计的读数，然后开始取样，取样时间为2min、4 min、6 min、8 min、10 min、12 min、14 min，这样便可测定出不同时间的溶解氧量。 五、实验结果及计算 1、根据实验数据，计算氧的总转移系数KLa； 2、分析影响氧的总转移系数大小的因素有哪些？ 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500g NaOH 溶于300~400mL水中，另称取150g KI(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K2Cr2O7 1.2259g 溶于水，移入1000 mL容量瓶 0.0125mol/L Na2S2O3溶液：称取3.1g Na2S2O3 5H2O 溶于煮沸放冷的水中，加入0.1Na2CO3用水稀至1000 mL，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1g KI，加入10.00 mL0.02500mol/LK2Cr2O7标液，8mL(1+5) H2SO4溶液密塞，摇匀，于暗处静置5