大学生创新实验报告
实验项目名称硅藻土对甲基橙的吸附性能的测定
学生团队名称041412205 何晓晓
041412223 郝夏雨
指导教师饶品华
所在学院化学化工学院
完成实验日期2013~2014学年第二学期
目录
硅藻土对甲基橙的吸附性能的测定实验
1.实验目的
1.了解硅藻土的性能与吸附性。
2.测定硅藻土对有机染料的吸附性以及影响因素。
3.了解掌握恒温器和分光光度计的使用方法.
4.硅藻土吸附剂在染料废水处理中的可应用性。
2.实验背景
硅藻土是海洋或湖泊中生长的硅藻类的残骸在水底沉积经自然环境作用而逐渐形成的一种非金属矿物。
硅藻土不但被称为是“食品级”的材料，而且因为它本就源于大海或湖泊，它在水相中还非常稳定。
世界上有20 多个国家出产硅藻土矿，而中国硅藻土矿资源比较丰富，储量在20 亿吨以上。
硅藻土的特性：
从矿物成分上来看，硅藻土主要由蛋白石组成，杂质为粘土矿物、水云母、高岭石等。
纯净的硅藻土一般呈白色土状，含杂质时常被铁的氧化物或有机质污染而呈灰白、黄、灰、绿以至黑色。
其化学成分主要是SiO2，含有少量Fe2O3、CaO、MgO、Al2O3及有机杂质。
有机物含量从微量到30%以上。
SiO2含量是硅藻土矿石中硅藻含量的量度标志之一。
国内硅藻土比表面积一般在19-65m2•g-1的范围内，主要孔半径为50-800nm，孔体积为0.45-0.98cm3•g-1。
酸洗处理可提
高硅藻土的比表面积，增大孔容。
但不同种属的硅藻土经焙烧处
理比表面、孔容的变化不同。
硅藻土的吸附性能与其物理结构密切相关：硅藻土的比表面积越大，吸附性能就越大；孔径越大，吸附质在孔内的扩散速率越大，也就越有利于达到吸附平衡。
但在孔容一定的情况下孔径增大会降低比表面积，从而降低吸附性能；在孔径一定时，孔容越大，吸附量就越大。
硅藻土表面独特的羟基结构使其在水溶液中成弱酸性，通常其颗粒表面带有负电荷，这就对其吸附性能产生了重要影响。
硅藻土的吸附性能：
我国硅藻土资源丰富，是世界上硅藻土储量最多的国家之一。
过去硅藻土在我国主要只用于作催化剂载体、助滤剂以及保温材料。
近年来随着各个国家对水环境问题的日益关注，硅藻土作为廉价的吸附剂。
硅藻土材料多孔，比表面积大，熔点及化学稳定性高，所以是适合的吸附剂，且其价格低廉，价格比常用的活性炭吸附材料低了约400多倍而又因其颗粒表面带有负电荷，它对于吸附各种金属离子、阳离子型的有机化合物及高分子聚合物等有天然的优势。
利用廉价吸附材料代替活性炭吸附剂在有色污水处理中得到广泛的研究。
硅藻土资源丰富，价格低廉，其作为一种天然多孔产物，有望成为理想的染料吸附剂。
3.实验方案
吸附时间，吸附温度，吸附pH等的因素对硅藻土吸附剂吸附
染料有一定的影响。
本实验通过控制变量法研究其硅藻土对甲基橙的吸附性
改变甲基橙的酸碱度为4.23，5.23, 6.23, 7.23, 8.23，保证实验的温度，搅拌的速度和时间，环境的湿度，吸附质的浓度，吸附剂的颗粒大小等完全一致，测定其透光度。
改变硅藻土的含量为0.1g, 0.2g, 0.3g, 0.4g, 0.5g,保证温度，pH，搅拌的速度，环境的湿度，吸附质的浓度，吸附剂的颗粒大小等完全一致，测定其透光度。
4.实验试剂与仪器
仪器和设备：
BS124S 型电子天平 SHB-IV 双 A 循环水式多用真空泵DHG-90754 型电热恒温鼓风干燥箱 10mL离心管
UV-8453A型紫外分光光度计
SHA-B型恒温振荡器 80-2型低速离心机PHS-3C型精密pH计 BS224S型电子天平100mL具塞锥形瓶 10mL离心管
实验试剂:
硅藻土甲基橙蒸馏水盐酸溶液氢氧化钠溶液
5.实验过程
A.pH对硅藻土吸附性能的影响
1.在电子分析天平计准确称量20mg甲基橙粉末放入1000ml容量瓶中，添加蒸馏水到刻度线，用玻璃棒搅拌溶液使其全部溶解。
2.用紫外分光光度计测定溶液的吸光度A0，甲基橙的最大吸收波长为463nm（查资料得）
3.用移液管分别移取25ml浓度为20mg/L的5份甲基橙溶液（已配制好）放于5个100ml锥形瓶中，用HCL溶液和NaOH溶液调节溶液的PH分别为
4.23,
5.23，
6.23，
7.23，
8.23
4.在电子分析天平计上准确称取5份0.4g硅藻土分别放入5个锥形瓶中，将五个锥形瓶放入恒温振荡器，调节温度为25℃，半小时后离心分离取上清液测其吸光度，记录数据。
5.实验完毕，整理器材。
B吸附剂的量对吸附的影响
1.在电子分析天平计准确称量20mg甲基橙粉末放入1000ml容量瓶中，添加蒸馏水到刻度线，用玻璃棒搅拌溶液使其全部溶解。
2.用紫外分光光度计测定溶液的吸光度Aо，甲基橙的最大吸收波长为463nm（查资料得）
3.用移液管分别移取25ml浓度为20mg/L的5份甲基橙溶液放于5个100ml锥形瓶中，在电子分析天平计上分别准确称取0.1g, 0.2g, 0.3g, 0.4g, 0.5g硅藻土分别放于5个锥形瓶中，将五个锥形瓶放入恒温振荡器中振荡，调节温度为25℃，半小时后离心分离取上清液测其吸光度，记录数据。
5.实验完毕，整理器材。
6.实验数据处理与分析
PH 4.23 5.23 6.23 7.23 8.23 Aо 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7
A 0.807 0.927 1.231 1.342 1.443 脱色率（%）52.5 45.5 27.6 21.0 15.1
硅藻土量（g）0.1g 0.2g 0.3g 0.4g 0.5g Aо 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7
A 0.925 1.205 1.311 1.420 1.501 脱色率（％）45.6 29.1 22.9 16.5 11.7
7.实验结论：
从实验数据我们可以看出：随着吸附剂的量的增加，脱色率逐渐降低，随着PH的增加（在一定范围内），硅藻土对甲基橙的脱色率逐渐降低，对于酸性染料甲基橙而言，PH越大，脱色率越低。
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8.实验过程图片
9.实验心得与体会
通过这次实验，学会了不少东西，培养提高了自己的动手能力与创新思维。
这次的实验与我们以前不同，以前的实验步骤与原理都是已知，我们只需验证与理论符合，但这次我们必须自己完成先前步骤。
明白了实验前的准备工作是必不可少的。
在实验前我们的需要查阅各种相关资料，明确实验的目的，了解实验的原理，以及了解正确的实验步骤与过程，以免做实验时手忙脚乱，无目的。
实验过程中学会了控制单一变量法来观测影响因素的作用，实验时使用了空白对照，进行对照组与实验组的对比，以便跟准确的观察实验
现象。
在实验中学会了正确熟练的实验分光光度计，注意使用前进行预热一段时间。
在此实验中分光光度计的读数越大，说明透光度越强，进而说明吸附效果好，实验的数据越准确。