《環(huán)境工程原理實(shí)驗(yàn)》指導(dǎo)書伍昌年唐玉朝編寫安徽建筑大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院2017年2月目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"實(shí)驗(yàn)一恒壓過濾常數(shù)測定（板框過濾） 3\o"CurrentDocument"實(shí)驗(yàn)二傳熱綜合實(shí)驗(yàn) 8\o"CurrentDocument"實(shí)驗(yàn)三填料塔吸收實(shí)驗(yàn) 14\o"CurrentDocument"實(shí)驗(yàn)四微濾超濾試驗(yàn) 19\o"CurrentDocument"實(shí)驗(yàn)五光催化降解污水實(shí)驗(yàn) 24\o"CurrentDocument"實(shí)驗(yàn)六污染物降解菌間歇培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn) 26實(shí)驗(yàn)一恒壓過濾常數(shù)測定（板框過濾）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜ぐ蹇驂簽V機(jī)的構(gòu)造和操作方法。通過恒壓過濾實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證過濾基本理論。學(xué)會測定過濾常數(shù)K、qe、Te及壓縮性指數(shù)s的方法。了解過濾壓力對過濾速率的影響。學(xué)會有關(guān)測量與控制儀表的使用方法。二、基本原理過濾是以某種多孔物質(zhì)作為介質(zhì)來處理懸浮液的操作。在外力的作用下，懸浮液中的液體通過介質(zhì)的孔道而固體顆粒被截流下來，從而實(shí)現(xiàn)固液分離，因此，過濾操作本質(zhì)上是流體通過固體顆粒床層的流動，所不同的是這個(gè)固體顆粒層的厚度隨著過濾過程的進(jìn)行而不斷增加，故在恒壓過濾操作中，其過濾速率不斷降低。影響過濾速度的主要因素除壓強(qiáng)差^p，濾餅厚度L外，還有濾餅和懸浮液的性質(zhì)，懸浮液溫度，過濾介質(zhì)的阻力等，故難以用流體力學(xué)的方法處理。比較過濾過程與流體經(jīng)過固定床的流動可知:過濾速度即為流體通過固定床的表現(xiàn)速度u。同時(shí)，流體在細(xì)小顆粒構(gòu)成的濾餅空隙中的流動屬于低雷諾數(shù)范圍，因此，可利用流體通過固定床壓降的簡化模型，尋求濾液量與時(shí)間的關(guān)系，運(yùn)用層流時(shí)泊唆葉公式不難推導(dǎo)出過濾速度計(jì)算式：1艮慘及公…" （1）式中，Ap——過濾的壓強(qiáng)差，Pa；K’——康采尼系數(shù)，層流時(shí)，K=5.0；￡ 床層的空隙率，m3/m3；N——過濾粘度，Pa.s；a 顆粒的比表面積，m2/m3；u 過濾速度，m/s；L——床層厚度，m。由此可以導(dǎo)出過濾基本方程式：dva2Ap1-j(田呼+陷) ⑵式中，V——濾液體積，m3T 過濾時(shí)間，S；A一過濾面積，m2；S——濾餅壓縮性指數(shù)，無因次。一般情況下，S=0?1，對于不可壓縮濾餅，S=0；R 濾餅比阻，1/m2，r=5.0a2(1-￡)21ar’——單位壓差下的比阻，1/m2v——濾餅體積與相應(yīng)的濾液體積之比，無因次；Ve—虛擬濾液體積，m3在恒壓過濾時(shí)，對(2)式積分可得：(q+q)2=K(T+T)式中，q——單位過濾面積的濾液體積，m3/m2；qe——單位過濾面積的虛擬濾液體積，m3/m2；Te——虛擬過濾時(shí)間，S；K一濾餅常數(shù)，由物理特性及過濾壓差所決定，m2/sK，qe，Te三者總稱為過濾常數(shù)。利用恒壓過濾方程進(jìn)行計(jì)算時(shí)，必須首先需要知道K,qe,Te它們只有通過實(shí)驗(yàn)才能確定。對上式微分得：2(q+q)dq=KdTdT2 2 =—q+—qdqKKeI該式表明以dT/dq為縱坐標(biāo)，以q為橫坐標(biāo)作圖可得一直線，直線斜率為2/K，截距為2qe/K。在實(shí)驗(yàn)測定中，為便于計(jì)算，可用增量八替代，把上式改寫成AtAq在恒壓條件下，用秒表和量筒分別測定一系列時(shí)間間隔及對應(yīng)的濾液體積，由此算出一系列在直角坐標(biāo)系中繪制的函數(shù)關(guān)系，得一直線。由直線的斜率和截距便可求出K和qe，再根據(jù)Te=qe/K,求出Te。三、實(shí)驗(yàn)裝置與流程圖一恒壓過濾實(shí)驗(yàn)流程示意圖1一調(diào)速器;2—電動攪拌器;3、4、6、11、14一閥門；5、7—壓力表8—板框過濾機(jī)；9—壓緊裝置;10一濾漿槽

12—旋渦泵；13-計(jì)量桶?四、實(shí)驗(yàn)步驟.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備(1)配料：在配料罐內(nèi)配制含活性污泥濃度約5000-6000mg/L混合液，配置時(shí)，應(yīng)將配料罐底部閥門關(guān)閉。(3)裝板框：正確裝好濾板、濾框及濾布。濾布使用前用水浸濕，濾布要繃緊，不能起皺。濾布緊貼濾板，密封墊貼緊濾布。(注意：用螺旋壓緊時(shí)，千萬不要把手指壓傷，先慢慢轉(zhuǎn)動手輪使板框合上，然后再壓緊)。.過濾過程(1)鼓泡：通壓縮空氣至壓力罐，使容器內(nèi)料漿不斷攪拌。壓力料槽的排氣閥應(yīng)不斷排氣，但又不能噴漿。(2)過濾：將中間雙面板下通孔切換閥開到通孔通路狀態(tài)。打開進(jìn)板框前料液進(jìn)口的兩個(gè)閥門，打開出板框后清液出口球閥。此時(shí)，壓力表指示過濾壓力，清液出口流出濾液。(3)每次實(shí)驗(yàn)應(yīng)在濾液從匯集管剛流出的時(shí)候作為開始時(shí)刻，每次V取800ml左右。記錄相應(yīng)的過濾時(shí)間△T。每個(gè)壓力下，測量8?10個(gè)讀數(shù)即可停止實(shí)驗(yàn)。若欲得到干而厚的濾餅，則應(yīng)每個(gè)壓力下做到?jīng)]有清液流出為止。量筒交換接濾液時(shí)不要流失濾液，等量筒內(nèi)濾液靜止后讀出△V值。(注意：△V約800ml時(shí)替換量筒，這時(shí)量筒內(nèi)濾液量并非正好800ml。要事先熟悉量筒刻度，不要打碎量筒)，此外，要熟練雙秒表輪流讀數(shù)的方法。(4)一個(gè)壓力下的實(shí)驗(yàn)完成后，先打開泄壓閥使壓力罐泄壓。卸下濾框、濾板、濾布進(jìn)行清洗，清洗時(shí)濾布不要折。每次濾液及濾餅均收集在小桶內(nèi)，濾餅弄細(xì)后重新倒入料漿桶內(nèi)攪拌配料，進(jìn)入下一個(gè)壓力實(shí)驗(yàn)。注意若清水罐水不足，可補(bǔ)充一定水源，補(bǔ)水時(shí)仍應(yīng)打開該罐的泄壓閥。.清洗過程(1)關(guān)閉板框過濾的進(jìn)出閥門。將中間雙面板下通孔切換閥開到通孔關(guān)閉狀態(tài)(閥門手柄與濾板平行為過濾狀態(tài)，垂直為清洗狀態(tài))。(2)打開清洗液進(jìn)入板框的進(jìn)出閥門(板框前兩個(gè)進(jìn)口閥，板框后一個(gè)出口閥)。此時(shí)，壓力表指示清洗壓力，清液出口流出清洗液。清洗液速度比同壓力下過濾速度小很多。(3)清洗液流動約1min,可觀察混濁變化判斷結(jié)束。一般物料可不進(jìn)行清洗過程。結(jié)束清洗過程，也是關(guān)閉清洗液進(jìn)出板框的閥門，關(guān)閉定值調(diào)節(jié)閥后進(jìn)氣閥門。.實(shí)驗(yàn)結(jié)束(1)先關(guān)閉水泵出口球閥，關(guān)閉電源。(2)卸下濾框、濾板、濾布進(jìn)行清洗，清洗時(shí)濾布不要折。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理5.1.1表壓為0.1MPa 表1數(shù)據(jù)記錄序號AV/m3At/s12345678

表2數(shù)據(jù)處理序號Aq/(m3/m2)Ai/Aq/(t.m2/m3)q(m3/m2)123456785.1.2表壓為0.2MPa數(shù)據(jù)記錄序號AV/m3At/s12345678數(shù)據(jù)處理序號Aq/(m3/m2)At/Aq(t.m2/m3)q-(m3/m2)12345678六、思考題1、當(dāng)你在某一恒壓下所測得的K、qe、Te值后，若將過濾壓強(qiáng)提高一倍，問上述三個(gè)值將有何變化？2、影響過濾速率的主要因素有哪些？3、為什么過濾開始時(shí)，濾液常常有點(diǎn)渾濁，而過段時(shí)間后才變清？實(shí)驗(yàn)二傳熱綜合實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握傳熱系數(shù)K的測定原理；.掌握傳熱系數(shù)K的測定方法及數(shù)據(jù)處理。二、實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)傳熱基本方程，已知傳熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸，只要測得傳熱速度，以及各有關(guān)溫度，即可算出傳熱系數(shù)。三、套管換熱器實(shí)驗(yàn)簡介(一)實(shí)驗(yàn)裝置的功能和特點(diǎn)本實(shí)驗(yàn)裝置是由光滑套管換熱器和強(qiáng)化內(nèi)管的套管換熱器組成的，以空氣和水蒸汽為傳熱介質(zhì)，可以測定對流傳熱系數(shù)，用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)和科研。通過對本換熱器的實(shí)驗(yàn)研究，可以掌握對流傳熱系數(shù)a.的測定方法，加深對其概念和影響因素的理解；并應(yīng)用線性回歸分析I方法，確定關(guān)聯(lián)式Nu=ARemPr0.4中常數(shù)a、m的值；通過對管程內(nèi)部插有螺旋線圈的空氣-水蒸氣強(qiáng)化套管換熱器的實(shí)驗(yàn)研究，測定其強(qiáng)化比Nu/Nu，了解強(qiáng)化傳熱的基本理論和基本方式。實(shí)驗(yàn)裝置的主要特點(diǎn)如下：⑴實(shí)驗(yàn)操作方便，安全可靠。⑵數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，強(qiáng)化效果明顯，用圖解法求得的回歸式與經(jīng)驗(yàn)公式很接近。⑶水、電的耗用小，實(shí)驗(yàn)費(fèi)用低。⑷傳熱管路采用管道法蘭連接，不但密封性能好，而且拆裝也很方便。⑸箱式結(jié)構(gòu)，外觀整潔，移動方便。(二)光滑套管換熱器傳熱系數(shù)及其準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的測定.對流傳熱系數(shù)a.的測定在該傳熱實(shí)驗(yàn)中，空氣走內(nèi)管，蒸氣走外管。對流傳熱系數(shù)a可以根據(jù)牛頓冷卻定律，用實(shí)驗(yàn)來測定ia二一Q— (1)iAt義S式中：ai—管內(nèi)流體對流傳熱系數(shù)，W/(m2-oC)；Q.—管內(nèi)傳熱速率，W；

s—管內(nèi)換熱面積，m2；iAtm—內(nèi)壁面與流體間的溫差，oC。At由下式確定： At=t—L? (2)m mw2式中：11，12—冷流體的入口、出口溫度，oC；tw—壁面平均溫度，oC；因?yàn)閾Q熱器內(nèi)管為紫銅管，其導(dǎo)熱系數(shù)很大，且管壁很薄，故認(rèn)為內(nèi)壁溫度、外壁溫度和壁面平均溫度近似相等，用tw來表示。管內(nèi)換熱面積： S=兀dL(3)式中：d.—內(nèi)管管內(nèi)徑，m；L—傳熱管測量段的實(shí)際長度，m。i由熱量衡算式：Q=WmCpm(t2T1) (4)其中質(zhì)量流量由下式求得：W=VmPm(5)

m3600式中：Vm—冷流體在套管內(nèi)的平均體積流量，m3/h；Cpm—冷流體的定壓比熱，kJ/(kg.oC)；Pm—冷流體的密度，kg/m3。Cp和P可根據(jù)定性溫度t查得，t=二^為冷流體進(jìn)出口平均溫度。，t9，t，mm m m2 12wVm可采取一定的測量手段得到。.對流傳熱系數(shù)準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的實(shí)驗(yàn)確定流體在管內(nèi)作強(qiáng)制湍流，被加熱狀態(tài)，準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的形式為Nu=ARemPr〃 (6).其中：Nu二其中：Nu二udpRe———m i mNmCpNPr=-mm入m物性數(shù)據(jù)九m、Cp物性數(shù)據(jù)九m、Cpm、Pm、Nm可根據(jù)定性溫度tm查得。經(jīng)過計(jì)算可知，對于管內(nèi)被加熱的空氣，普蘭特準(zhǔn)數(shù)Pr變化不大，可以認(rèn)為是常數(shù)，則關(guān)聯(lián)式的形式簡化為：Nu=ARemPr0.4 (7)這樣通過實(shí)驗(yàn)確定不同流量下的Re與Nu，然后用線性回歸方法確定A和m的值。(三)強(qiáng)化套管換熱器傳熱系數(shù)、準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式及強(qiáng)化比的測定圖1螺旋線圈內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1螺旋線圈內(nèi)部結(jié)構(gòu)螺旋線圈的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，螺旋線圈由直徑3mm以下的銅絲和鋼絲按一定節(jié)距繞成。將金屬螺旋線圈插入并固定在管內(nèi)，即可構(gòu)成一種強(qiáng)化傳熱管。在近壁區(qū)域，流體一面由于螺旋線圈的作用而發(fā)生旋轉(zhuǎn)，一面還周期性地受到線圈的螺旋金屬絲的擾動，因而可以使傳熱強(qiáng)化。由于繞制線圈的金屬絲直徑很細(xì)，流體旋流強(qiáng)度也較弱，所以阻力較小，有利于節(jié)省能源。螺旋線圈是以線圈節(jié)距H與管內(nèi)徑d的比值技術(shù)參數(shù)，且長徑比是影響傳熱效果和阻力系數(shù)的重要因素?？茖W(xué)家通過實(shí)驗(yàn)研究總結(jié)了形式為Nu=BRem的經(jīng)驗(yàn)公式，其中B和m的值因螺旋絲尺寸不同而不同。采用和光滑套管同樣的實(shí)驗(yàn)方法確定不同流量下得Rei與Nu，用線性回歸方法可確定B和m的值。單純研究強(qiáng)化手段的強(qiáng)化效果(不考慮阻力的影響)，可以用強(qiáng)化比的概念作為評判準(zhǔn)則，它的形式是：Nu：：Nu0，其中Nu是強(qiáng)化管的努塞爾準(zhǔn)數(shù)，Nu0是光滑管的努塞爾準(zhǔn)數(shù),顯然，強(qiáng)化比NuNu0>1，而且它的值越大，強(qiáng)化效果越好。(四)實(shí)驗(yàn)流程和設(shè)備主要技術(shù)數(shù)據(jù).設(shè)備主要技術(shù)數(shù)據(jù)見表1表1實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)管內(nèi)徑d.(mm)20.00實(shí)驗(yàn)內(nèi)管外徑do(mm)22.0實(shí)驗(yàn)外管內(nèi)徑Di(mm)50實(shí)驗(yàn)外管外徑Do(mm)57.0測量段(紫銅內(nèi)管)長度L(m)1.2010

強(qiáng)化內(nèi)管內(nèi)插物（螺旋線圈）尺寸絲徑h（mm）1節(jié)距H（mm）40加熱釜操作電壓<200伏操作電流<10安.實(shí)驗(yàn)流程如圖2所示111013進(jìn)口閥；6-普通套管水罐圖2空氣-水蒸氣傳熱綜15汽發(fā)生器；5-強(qiáng)化套管蒸汽4蒸汽進(jìn)口閥1-液位管;2-儲管換熱器；111013進(jìn)口閥；6-普通套管水罐圖2空氣-水蒸氣傳熱綜15汽發(fā)生器；5-強(qiáng)化套管蒸汽4蒸汽進(jìn)口閥1-液位管;2-儲管換熱器；8-，器；9-普通套管蒸為插有螺旋線圈的強(qiáng)化套汽出口；10-強(qiáng)化套管蒸汽出口;管空氣進(jìn)口閥；12-強(qiáng)化套管空氣進(jìn)口閥bl-孔板7普通套-普通套（1）溫度的測量流量計(jì)；14-空氣調(diào)節(jié)閥；15旋渦氣泵加水空氣進(jìn)出口溫度采用電偶電阻溫度計(jì)測得，由多路巡檢表以數(shù)值形式顯示（1—普通管空氣進(jìn)口溫度；2—普通管空氣出口溫度；3—強(qiáng)化管空氣進(jìn)口溫度；4—強(qiáng)化管空氣出口溫度；）。壁溫采用熱電偶溫度計(jì)測量，光滑管的壁溫由顯示表的上排數(shù)據(jù)讀出，強(qiáng)化管的壁溫由顯示表的下排數(shù)據(jù)讀出。（2）電加熱釜是產(chǎn)生水蒸汽的裝置，使用體積為7升，內(nèi)裝有一支2.5kW的螺旋形電熱器，當(dāng)水溫為30oC時(shí)，用（120?180）伏電壓加熱，約15分鐘后水便沸騰，為了安全和長久使用，建議最高加熱（使用）電壓不超過200伏（由固態(tài)調(diào)壓器調(diào)節(jié)）。（3）氣源（鼓風(fēng)機(jī)）又稱旋渦氣泵，XGB-2型，由無錫市儀表二廠生產(chǎn)，電機(jī)功率約0.75KW（使用三相電源），在本實(shí)驗(yàn)裝置上，產(chǎn)生的最大和最小空氣流量基本滿足要求，使用過程中，輸出空氣的溫度呈上升趨勢。3.實(shí)驗(yàn)的測量手段11空氣流量計(jì)由孔板與差壓變送器和二次儀表組成。該孔板流量計(jì)在20oC時(shí)標(biāo)定的流量和壓差的關(guān)系式為： V=13.909x（AP）0.648 （8）20流量計(jì)在實(shí)際使用時(shí)往往不是20℃，此時(shí)需要對該讀數(shù)進(jìn)行校正:■273+1V=V' 11 20\273+20式中：AP—孔板流量計(jì)兩端壓差，KPa；V20—20℃時(shí)體積流量，m3/h；匕一流量計(jì)處體積流量，也是空氣入口體積流量，m3/h；,1—流量計(jì)處溫度，也是空氣入口溫度，oC。由于換熱器內(nèi)溫度的變化，傳熱管內(nèi)的體積流量需進(jìn)行校正：V=Vx273+。 （10）m11 273+11Vm一傳熱管內(nèi)平均體積流量，m3/h；1m一傳熱管內(nèi)平均溫度，oC。四、實(shí)驗(yàn)方法及步驟.實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備，檢查工作。（1）向儲水罐中加水至液位計(jì)上端處。（2）檢查空氣流量旁路調(diào)節(jié)閥是否全開。（3）檢查蒸氣管支路各控制閥是否已打開。保證蒸汽和空氣管線的暢通。（4）接通電源總閘，設(shè)定加熱電壓，啟動電加熱器開關(guān)，開始加熱。.實(shí)驗(yàn)開始。（1）關(guān)閉通向強(qiáng)化套管的閥門5,打開通向簡單套管的閥門6,當(dāng)簡單套管換熱器的放空口9有水蒸氣冒出時(shí)，可啟動風(fēng)機(jī)，此時(shí)要關(guān)閉閥門12,打開閥門11。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中始終保持換熱器出口處有水蒸氣冒出。（2）啟動風(fēng)機(jī)后用放空閥14來調(diào)節(jié)流量，調(diào)好某一流量后穩(wěn)定3-8分鐘后，分別測量空氣的流量，空氣進(jìn)、出口的溫度及壁面溫度。然后，改變流量測量下組數(shù)據(jù)。一般從小流量到最大流量之間，要測量5?6組數(shù)據(jù)。（3）做完簡單套管換熱器的數(shù)據(jù)后，要進(jìn)行強(qiáng)化管換熱器實(shí)驗(yàn)。先打開蒸汽支路閥5,全部打開空氣旁路閥14,關(guān)閉蒸汽支路閥6,打開空氣支路閥12,關(guān)閉空氣支路閥11,進(jìn)行強(qiáng)化管傳熱實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)方法同步驟⑵。.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，依次關(guān)閉加熱電源、風(fēng)機(jī)和總電源。一切復(fù)原。12

五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表1實(shí)驗(yàn)記錄：光滑管No.123456空氣入口t1(oC)空氣出口t2(oC)內(nèi)管壁進(jìn)口溫度t5(oC)內(nèi)管壁出口溫度t6(oC)壁面平均溫度tw(oC)空氣流量(m3/h)表1實(shí)驗(yàn)記錄：強(qiáng)化管No.123456空氣入口t1(oC)空氣出口t2(oC)內(nèi)管壁進(jìn)口溫度t5(oC)內(nèi)管壁出口溫度t6(oC)壁面平均溫度tw(oC)空氣流量(m3/h)六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng).檢查蒸汽加熱釜中的水位是否在正常范圍內(nèi)。特別是每個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，進(jìn)行下一實(shí)驗(yàn)之前，如果發(fā)現(xiàn)水位過低，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)給水量。.必須保證蒸汽上升管線的暢通。即在給蒸汽加熱釜電壓之前，兩蒸汽支路閥門之一必須全開。在轉(zhuǎn)換支路時(shí)，應(yīng)先開啟需要的支路閥，再關(guān)閉另一側(cè)，且開啟和關(guān)閉閥門必須緩慢，防止管線截?cái)嗷蛘羝麎毫^大突然噴出。.必須保證空氣管線的暢通。即在接通風(fēng)機(jī)電源之前，兩個(gè)空氣支路控制閥之一和旁路調(diào)節(jié)閥必須全開。在轉(zhuǎn)換支路時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉風(fēng)機(jī)電源，然后開啟和關(guān)閉支路閥。.調(diào)節(jié)流量后，應(yīng)至少穩(wěn)定3?8分鐘后讀取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。.實(shí)驗(yàn)中保持上升蒸汽量的穩(wěn)定，不應(yīng)改變加熱電壓，且保證蒸汽放空口一直有蒸汽放出。七、思考題.本次實(shí)驗(yàn)中空氣流量如何測定?原始數(shù)據(jù)記錄表中的哪個(gè)參數(shù)反映空氣流量？.為什么在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中始終要保持換熱器出口有蒸氣冒出？.光滑套管和強(qiáng)化套管有何區(qū)別?如果空氣流量相同,哪個(gè)套管內(nèi)的傳熱系數(shù)大？.本次實(shí)驗(yàn)中的傳熱系數(shù)，描述的是哪兩者之間的對流傳熱？13實(shí)驗(yàn)三填料塔吸收實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解填料塔的基本結(jié)構(gòu)，熟悉吸收實(shí)驗(yàn)裝置的基本流程。,了解吸收劑進(jìn)口條件的變化對吸收操作結(jié)果的影響。.掌握總傳質(zhì)系數(shù)K的測定方法。.熟悉分析尾氣濃度的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理吸收傳質(zhì)速率由吸收速率方程式表示：G=KAAY （1）式中：Ky——?dú)庀嗫倐髻|(zhì)系數(shù)，也稱為吸收系數(shù)，mol/m2.h；A——?dú)庖簝上嘤行Ы佑|面積，m2；AYm——塔頂、塔底氣相平均傳質(zhì)推動力；G——單位時(shí)間的吸收量。（1）單位時(shí)間的吸收量G的計(jì)算：可以通過測量氣相進(jìn)、出口濃度和惰性氣體流量求得G：G=V（Y-Y2） （2）式中： V—惰性氣體流量，mol/h；在本裝置中由空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)測量。4、Y2一進(jìn)出塔的氣相組成，以比摩爾分?jǐn)?shù)表示；t——進(jìn)口氨和空氣流量；Y2——尾氣分析器流量。（2）兩相接觸面積的計(jì)算：A=aV =ax—xD2xZ （3）填料4t式中： Z——填料層的高度，0.825m；V填料——塔中填料的全部體積，m3；Dt—塔內(nèi)徑，0.111m；14

a——填料的單位體積的有效比表面積，m2/m3；一般a并不等于干填料的比表面積a,,而應(yīng)該乘以填料的表面效率n。即(4)a=na(4)tn可以根據(jù)最小潤濕率分率查下表得出。圖1填料表面效率（3）氣相平均傳質(zhì)推動力A'的計(jì)算:TOC\o"1-5"\h\za丫就是彳,3，一般情況下a丫用圖解積分法求取，但是對于平衡線是直線m YdY mJ1 YY—Y*情況下:（5）\o"CurrentDocument"(Y—Y*)—(Y—Y*) 1 2情況下:（5）(Y-Y*)In 1(Y-Y*)2式中：Y*——平衡時(shí)的氣相濃度;下標(biāo)1，2分別表示塔底和塔頂。三、實(shí)驗(yàn)裝置:15圖2實(shí)驗(yàn)裝置流程圖圖2是實(shí)驗(yàn)裝置流程圖。由風(fēng)機(jī)供給空氣，使用旁通閥調(diào)節(jié)空氣流量（放空法）。開大旁通閥時(shí)空氣入塔流量減少，這是因?yàn)槿莘e式風(fēng)機(jī)不能用啟閉出口閥門來調(diào)節(jié)空氣流量的緣故?？諝馀c氨在氣管中混合后流入塔中，經(jīng)吸收后排出。出口處有尾氣調(diào)壓閥，該閥在不同的流量下能自動維持一定的尾氣壓力，約為900Pa?1300Pa（90mmH2O?1300mmHR）,作為尾氣通過分析器的推動力。水經(jīng)總閥進(jìn)入水過濾減壓器，經(jīng)水調(diào)節(jié)閥及水流量計(jì)進(jìn)入塔內(nèi)。水過濾減壓器一方面可濾去水中的鐵銹和污泥，另一方面能自動穩(wěn)定壓力。氨氣由氨瓶供給，開啟氨瓶閥，氨氣即進(jìn)入氨氣減壓閥中。減壓閥能自動將輸出氨氣壓力穩(wěn)定在0.05MPa?0.1Mpa的范圍內(nèi)。由于氣體流量與氣體狀態(tài)有關(guān)，所以每個(gè)氣體流量計(jì)前均有壓力計(jì)和溫度計(jì)。尾氣調(diào)節(jié)閥是自力式調(diào)節(jié)裝置，其閥片能夠隨流量增減而自行調(diào)節(jié)開度。尾氣分析器是由吸收盒和濕式氣體流量計(jì)組成。事先將吸收液（稀硫酸及指示劑）放入吸收盒內(nèi)，然后打開吸收盒前的閥，讓尾氣通過吸收盒，再由濕式氣體流量計(jì)計(jì)量通過的空氣總量。當(dāng)指示劑變色時(shí)表示吸收結(jié)束。因?yàn)槭孪确湃氲奈找簼舛群腕w積是已知的，故空氣總量多少即可反應(yīng)尾氣濃度。四、實(shí)驗(yàn)步驟.測定干塔壓降：開啟鼓風(fēng)機(jī)送風(fēng)，并慢慢打開空氣調(diào)節(jié)閥，使空氣通人填料塔內(nèi)，調(diào)節(jié)空氣流量由小到大，測取8?10組數(shù)據(jù)。.測定濕塔壓降：開始時(shí)要將水調(diào)節(jié)閥全開，保證填料充分潤濕，然后調(diào)節(jié)水量至一定值16

維持恒定。打開空氣調(diào)節(jié)閥，使空氣流量穩(wěn)定。.啟動氨氣系統(tǒng)：開動時(shí)首先將自動減壓閥的彈簧放松，使自動減壓閥處于關(guān)閉狀態(tài)，然后打開鋼瓶頂閥，此時(shí)自動減壓閥的高壓表應(yīng)有示值。下一步先關(guān)好氨氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)前的調(diào)節(jié)閥，再緩緩壓緊減壓閥的彈簧，使閥門打開，壓力在0.5MPa左右。然后用轉(zhuǎn)子流量計(jì)前的調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)氨氣的流量，使混合氣體中氨的體積分?jǐn)?shù)在5%左右。.尾氣測量：打開吸收盒前的閥，啟動尾氣測量系統(tǒng)并開始計(jì)時(shí)，記錄濕式氣體流量計(jì)的流量讀數(shù)。.至甲基紅終點(diǎn)，計(jì)時(shí)并關(guān)閉吸收盒前的閥。.排空吸收盒內(nèi)的吸收溶液，重新裝入硫酸甲基紅溶液。改變空氣流量，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng).嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行操作。.風(fēng)機(jī)啟動和停車時(shí)，一定要將空氣旁通閥2全開。.注意調(diào)節(jié)空氣流量，防止液泛。.改變操作條件時(shí)，穩(wěn)定時(shí)間一定要足夠長，否則誤差極大。.須用流量修正公式，對流量讀數(shù)進(jìn)行修正后方可使用。.系統(tǒng)穩(wěn)定后，才能開啟尾氣測量系統(tǒng)。.在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，嚴(yán)格按照操作規(guī)程關(guān)機(jī)，并排空系統(tǒng)廢水時(shí)。六、實(shí)驗(yàn)記錄七、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理6.1大氣壓Pa室溫 0c 填料層高度82cm塔徑110mm七、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理體積吸收系數(shù)實(shí)驗(yàn)單位123456空氣流量計(jì)讀數(shù)m3/h空氣溫度oC空氣表壓kPa氨氣流量計(jì)讀數(shù)m3/h氨氣溫度oC氨氣表壓kPa水流量計(jì)讀數(shù)L/h塔頂?shù)讐翰頺Pa塔頂表壓kPa塔底液溫oC塔頂氣相濃度分析蒸餾水體積mL脫氨后空氣量L脫氨后空氣溫度oC17

nn八塔截面積Q=-D2=o.o095m2P=P°+P表123456V體LV儕氨氣5rY2X1X2PmAY m nKYaKYa平均八、思考題1、測定體積吸收系數(shù)kya和Ap-u有什么實(shí)際意義？2、實(shí)驗(yàn)時(shí)，如何確定水、空氣和氨氣的流量？3、為什么吸收時(shí)氨氣從氣相轉(zhuǎn)移到液相？4、理論上氣體流量改變和液體流量改變改變對KYa有何影響?18實(shí)驗(yàn)四微濾超濾試驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解超濾膜分離的主要工藝設(shè)計(jì)參數(shù)。.訓(xùn)練并掌握超濾膜分離的實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)。.熟悉濃差極化、截流率、膜通量、膜污染等概念。二、實(shí)驗(yàn)原理膜分離是近數(shù)十年發(fā)展起來的一種新型分離技術(shù)。常規(guī)的膜分離是采用天然或人工合成的選擇性透過膜作為分離介質(zhì)，在濃度差、壓力差或電位差等推動力的作用下，使原料中的溶質(zhì)或溶劑選擇性地透過膜而進(jìn)行分離、分級、提純或富集。通常原料一側(cè)稱為膜上游，透過一側(cè)稱為膜下游。膜分離法可以用于液-固（液體中的超細(xì)微粒）分離、液-液分離、氣-氣分離以及膜反應(yīng)分離耦合和集成分離技術(shù)等方面。其中液-液分離包括水溶液體系、非水溶液體系、水溶膠體系以及含有微粒的液相體系的分離。不同的膜分離過程所使用的膜不同，而相應(yīng)的推動力也不同。目前已經(jīng)工業(yè)化的膜分離過程包括微濾（MF）、反滲透（RO）、納濾（NF）、超濾（UF）、滲析（D）、電滲析（ED）、氣體分離（GS）和滲透汽化（PV）等，而膜蒸餾（MD）、膜基萃取、膜基吸收、液膜、膜反應(yīng)器和無機(jī)膜的應(yīng)用等則是目前膜分離技術(shù)研究的熱點(diǎn)。膜分離技術(shù)具有操作方便、設(shè)備緊湊、工作環(huán)境安全、節(jié)約能量和化學(xué)試劑等優(yōu)點(diǎn)，因此在20世紀(jì)60年代，膜分離方法自出現(xiàn)后不久就很快在海水淡化工程中得到大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用。目前除海水、苦咸水的大規(guī)模淡化以及純水、超純水的生產(chǎn)外，膜分離技術(shù)還在食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、生物工程、石油、化學(xué)工業(yè)、環(huán)保工程等領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用。表1各種膜分離方法的分離范圍膜分離類型分離粒徑（〃m）近似分子量常見物質(zhì)過濾>1砂粒、酵母、花粉、血紅蛋白微濾0.06-10>500000顏料、油漆、樹脂、乳膠、細(xì)菌超濾0.005-0.16000-500000凝膠、病毒、蛋白、碳黑納濾0.001-0.011200-6000染料、洗滌劑、維生素反滲透<0.001<200水、金屬離子超濾膜分離基本原理是在壓力差推動下，利用膜孔的滲透和截留性質(zhì)，使得不同組分得到分級或分離。超濾膜分離的工作效率以膜通量和物料截流率為衡量指標(biāo)，兩者與膜結(jié)構(gòu)、體系性質(zhì)以及操作條件等密切相關(guān)。影響膜分離的主要因素有：a、膜材料，指膜的親疏水性和電荷性會影響膜與溶質(zhì)之間的作用力大?。籦、膜孔徑，膜孔徑的大小直接影響膜通量和膜的截流率，一般來說在不影響截流率的情況下盡可能選取膜孔徑較大的膜，這樣有利于提高膜通量；c、操作條件（壓力和流量）；另外料液本身的一些性質(zhì)如溶液PH值、鹽濃度、溫度等都對膜通量和膜的截流率有較大的影響。從動力學(xué)上講，膜通量的一般形式：19

△P 工PJ= = v匹 川R+R+R）式中，JV為膜通量，R為膜的過濾總阻力，Rm為膜自身的機(jī)械阻力，Rc為濃差極化阻力，Rf為膜污染阻力。過濾時(shí)，由于篩分作用，料液中的部分大分子溶質(zhì)會被膜截留，溶劑及小分子溶質(zhì)則能自由的透過膜，從而表現(xiàn)出超慮膜的選擇性。被截留的溶質(zhì)在膜表面出積聚，其濃度會逐漸上升，在濃度梯度的作用下，接近膜面的溶質(zhì)又以相反方向向料液主體擴(kuò)散，平衡狀態(tài)時(shí)膜表面形成一溶質(zhì)濃度分布的邊界層，對溶劑等小分子物質(zhì)的運(yùn)動起阻礙作用，如圖所示。這種現(xiàn)象稱為膜的濃差極化，是一可逆過程。膜污染是指處理物料中的微粒、膠體或大分子由于與膜存在物理化學(xué)相互作用或機(jī)械作用而引起的在膜表面或膜空內(nèi)吸附和沉積造成膜孔徑變小或孔堵塞，使膜通量的分離特性產(chǎn)生不可逆變化的現(xiàn)象。膜分離單元操作裝置的分離組件采用超濾中空纖維膜。當(dāng)欲被分離的混合物料流過膜組件孔道時(shí)，某組分可穿過膜孔而被分離。通過測定料液濃度和流量可計(jì)算被分離物的脫除率、回收率及其他有關(guān)數(shù)據(jù)。當(dāng)配置真空系統(tǒng)和其他部件后，可組成多功能膜分離裝置，能進(jìn)行膜滲透蒸發(fā)、超濾、反滲透等實(shí)驗(yàn)。三、實(shí)驗(yàn)裝置和流程超濾膜分離綜合實(shí)驗(yàn)裝置及流程示意圖如圖1所示。中空纖維超濾膜組件規(guī)格為:PS截留分子量為6000?10000,內(nèi)壓式，膜面積為0.2m2純水通量為3?4L/h。圖1超濾膜分離綜合實(shí)驗(yàn)裝置及流程示意圖調(diào)節(jié)水箱預(yù)濾器超濾膜組件本實(shí)驗(yàn)將PVA料液由輸液泵輸送，經(jīng)粗濾器和精密過濾器過濾后經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)計(jì)量后從下部進(jìn)入到中空纖維超濾膜組件中，經(jīng)過膜分離將PVA料液分為二股：一股是透過液一一透過膜的稀溶液（主要由低分子量物質(zhì)構(gòu)成）經(jīng)流量計(jì)計(jì)量后回到低濃度料液儲罐（淡水箱）；另20一股是濃縮液一一未透過膜的溶液(濃度高于料液，主要由大分子物質(zhì)構(gòu)成)經(jīng)回到高濃度料液儲罐(濃水箱)。溶液中PVA的濃度采用分光光度計(jì)分析。在進(jìn)行一段時(shí)間實(shí)驗(yàn)以后，膜組件需要清洗。反沖洗時(shí)，只需向淡水箱中接入清水，打開反沖閥，其它操作與分離實(shí)驗(yàn)相同。電源：~220V功率：90W最高工作溫度：50℃最高工作壓力：0.15MPa四、實(shí)驗(yàn)步驟1、準(zhǔn)備工作(1)配制1?5%的甲醛作為保護(hù)液；(2)配制0.05g/L的聚乙烯醇溶液；(3)發(fā)色劑的配制：發(fā)色劑的配制0.64摩爾/L的硼酸溶液1升，12.7g碘+25g碘化鉀溶解在1L的去離子水中。(4)打開721型分光光度計(jì)預(yù)熱；(5)用標(biāo)準(zhǔn)溶液測定工作曲線用分析天平準(zhǔn)確稱取在60℃下干燥4小時(shí)的聚乙二醇1.000g,精確到mg,溶于1000ml的容量瓶中，配制成溶液，分別吸取聚乙二醇溶液1.0、3.0、5.0、7.0、9.0ml溶于100ml的容量瓶內(nèi)配制成濃度為10、30、50、70、90mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液。再各準(zhǔn)備量取25ml加入100ml容量瓶中，分別加入發(fā)色劑和醋酸緩沖溶液各10ml,稀釋至刻度，放置15分鐘后用1cm比色池用分光光度計(jì)測量光密度。以去離子水為空白，作標(biāo)準(zhǔn)曲線。2、實(shí)驗(yàn)操作(1)用自來水清洗膜組件2?3次，洗去組件中的保護(hù)液。排盡清洗液，安裝膜組件。(2)將配制好的料液加入原料液水箱中，分析料液的初始濃度并記錄。(4)開啟電源，使泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這時(shí)泵打循環(huán)水。(5)選擇需要做實(shí)驗(yàn)的膜組件，打開相應(yīng)的進(jìn)口閥，如若選擇做超濾膜分離中的1萬分子量膜組件實(shí)驗(yàn)時(shí)，打開閥3。(6)組合調(diào)節(jié)閥門、濃縮液閥門，調(diào)節(jié)膜組件的操作壓力。超濾膜組件進(jìn)口壓力為0.04~0.07MPa。21

（7）啟動泵穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)5分鐘后，分別取透過液和濃縮液樣品，用分光光度計(jì)分析樣品中聚乙烯醇的濃度。然后改變流量，重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，共測1~3個(gè)流量。期間注意膜組件進(jìn)口壓力的變化情況，并做好記錄，實(shí)驗(yàn)完畢后方可停泵。（8）清洗中空纖維膜組件。待膜組件中料液放盡之后，用自來水代替原料液，在較大流量下運(yùn)轉(zhuǎn)20分鐘左右，清洗超濾膜組件中殘余的原料液。（9）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，把膜組件拆卸下來，加入保護(hù)液至膜組件的2/3高度。然后密閉系統(tǒng)，避免保護(hù)液損失。（10）將分光光度計(jì)清洗干凈，放在指定位置，切斷電源。（11）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后檢查水、電是否關(guān)閉，確保所用系統(tǒng)水電關(guān)閉。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理.實(shí)驗(yàn)條件和數(shù)據(jù)記錄如下壓強(qiáng)（表壓）：Mpa；溫度：℃實(shí)驗(yàn)序號起止時(shí)間濃度（mg/L）原料液濃縮液透過液.數(shù)據(jù)處理（1）料液截留率聚乙烯醇的截留率RR=二C00（2）透過液通量廠上式中，C為原料初始濃度，0（2）透過液通量廠上9?S式中，V為滲透液體積，S為膜面積，。為實(shí)驗(yàn)時(shí)間。（3）濃縮因子22—2-C0式中，N為濃縮因子，C2為濃縮液濃度。六、注意事項(xiàng)1、泵啟動之前一定要“灌泵”，即將泵體內(nèi)充滿液體。2、樣品取樣方法：從表面活性劑料液儲罐中用移液管吸取5mL濃縮液配成100mL溶液；同時(shí)在透過液出口端和濃縮液出口端分別用100mL燒杯接取透過液和濃縮液各約50mL，然后用移液管從燒杯中吸取透過液10mL、濃縮液5mL分別配成100mL溶液。燒杯中剩余的透過液和濃縮液全部倒入表面活性劑料液儲罐中，充分混勻后，隨后進(jìn)行下一個(gè)流量實(shí)驗(yàn)。3、分析方法：PVA濃度的測定方法是先用發(fā)色劑使PVA顯色，然后用分光光度計(jì)測定。首先測定工作曲線，然后測定濃度。吸收波長為690nm。具體操作步聚為：取定量中性或微酸性的PVA溶液加入到50mL的容量瓶中，加入8mL發(fā)色劑，然后用蒸餾水稀釋至標(biāo)線，搖勻并放置15min后，測定溶液吸光度，經(jīng)查標(biāo)準(zhǔn)工作曲線即可得到PVA溶液的濃度。4、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前必須將保護(hù)液從膜組件中放出，然后用自來水認(rèn)真清洗，除掉保護(hù)液；實(shí)驗(yàn)后，也必須用自來水認(rèn)真清洗膜組件，洗掉膜組件中的PVA，然后加入保護(hù)液。加入保護(hù)液的目的是為了防止系統(tǒng)生菌和膜組件干燥而影響分離性能。5、若長時(shí)間不用實(shí)驗(yàn)裝置，應(yīng)將膜組件拆下，用去離子水清洗后加上保護(hù)液保護(hù)膜組件。6、受膜組件工作條件限制，實(shí)驗(yàn)操作壓力須嚴(yán)格控制：建議操作壓力不超過0.10MPa,工作溫度不超過45℃,pH值為2?13。七、思考題.請簡要說明超濾膜分離的基本機(jī)理。.在實(shí)驗(yàn)中，如果操作壓力過高會有什么影響？.提高料液的溫度對膜通量有什么影響？23實(shí)驗(yàn)五光催化降解污水實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康慕陙?，隨著印染工業(yè)的迅速發(fā)展，排放到水中的有害染料嚴(yán)重危害了人們的正常健康生活，為此，光催化及光電催化降解有機(jī)污染物技術(shù)備受關(guān)注，其優(yōu)點(diǎn)在于該反應(yīng)可以在溫和的條件下有效地降解污水中的低濃度污染物。通過本實(shí)驗(yàn)，了解光催化原理及裝置；認(rèn)識光催化降解水中有機(jī)物的性能。二、光催化原理光電催化技術(shù)是從半導(dǎo)體光催化氧化技術(shù)衍生發(fā)展而來得一項(xiàng)深度氧化技術(shù)。當(dāng)入射光照射到光催化劑表面時(shí)，電子從價(jià)態(tài)躍遷至導(dǎo)帶，從而在其表面形成電子空穴對。其光生空穴氧化性很強(qiáng)，幾乎可以氧化所有的有機(jī)基團(tuán)，使其完全分解，成為無害物質(zhì)。大多數(shù)光催化反應(yīng)是直接或間接的利用空穴的氧化能?？昭ㄅc吸附在光催化劑表面上的OH-或H2O形成羥基自由基。其反應(yīng)原理如下：TOC\o"1-5"\h\z光催化劑+hv—光催化劑-e-+光催化劑-h+ （1）光催化劑-h++H2O-光催化劑-HO-+H+ （2）光催化劑-h++OH--光催化劑-HO? （3）O2+e--O2- （4）O2-+H+—HO2- （5）根據(jù)光催化反應(yīng)機(jī)理，光催化化學(xué)反應(yīng)步驟包括：（1）光催化劑受光子激發(fā)后產(chǎn)生載流子-光生電子，空穴；（2）載流子之間發(fā)生復(fù)合反應(yīng)，并以熱或光能的形式將能量釋放；（3）由價(jià)帶空穴誘發(fā)氧化反應(yīng)；（4）由導(dǎo)帶電子誘發(fā)還原反應(yīng)；（5）發(fā)生進(jìn)一步的熱反應(yīng)或催化反應(yīng)；（6）捕獲導(dǎo)帶電子生成光催化劑-h+；（7）捕獲價(jià)帶空穴生成光催化劑-HO基團(tuán)。三、實(shí)驗(yàn)儀器和材料實(shí)驗(yàn)儀器：721分光光度計(jì)、離心機(jī)、磁力攪拌器和光催化反應(yīng)裝置材料：亞甲基藍(lán)、TiO2四、實(shí)驗(yàn)的方法和步驟實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如下。以TiO2粉末置于反應(yīng)槽中，反應(yīng)槽有效容積500ml，實(shí)驗(yàn)中固定光輻照強(qiáng)度不變，即固定光源位置不變。亞甲基藍(lán)模擬廢水體積為400ml，濃度100mg/L，調(diào)節(jié)pH值約為6,加入0.1gTiO2粉末，室溫。充分?jǐn)嚢韬箝_啟光源。每隔10分鐘取樣20ml，共取樣6次。樣品經(jīng)離心過濾后加入到比色皿，采用721可見分光光度計(jì)測定亞甲基藍(lán)溶液降解過程的吸光度變化，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在亞甲基蘭最大吸收波長處（664nm）測定其吸光度，以甲基橙溶液的降解率（n）表征降解反應(yīng)?！ㄒ韵率接?jì)算：n=（co-ct）/coox100%24

式中：co為起始時(shí)刻（看O）溶液的濃度；"為反應(yīng)時(shí)間t時(shí)溶液的濃度。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制序號亞甲基藍(lán)濃度（mg/L）吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線方程及相關(guān)系系數(shù)1025310420530640序號取樣時(shí)間（min）吸光度亞甲基藍(lán)濃度（mg/L）降解率n（%）110220330440550660六、思考題.經(jīng)過光催化反應(yīng)，水中的亞甲基藍(lán)是否被徹底礦化?.如何確認(rèn)水中的有機(jī)污染物礦化程度？25實(shí)驗(yàn)六污染物降解菌間歇培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握微生物間歇培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)的基本原理和解析方法⑵掌握微生物反應(yīng)器的構(gòu)造和基本操作2、實(shí)驗(yàn)原理（1）微生物間歇培養(yǎng)間歇操作是微生物培養(yǎng)的最基本的操作方式，它廣泛應(yīng)用F實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的微生物生長特性、生理生化特性、污染物的生物降解研究以及污水的間成生物處理、有機(jī)廢棄物的堆肥（■固相培養(yǎng)）等3微生物間歇培養(yǎng)過程可以分為幾個(gè)生長階段，,主要包括延滯期、加速期、對數(shù)生長期.減速期、穩(wěn)定期和死亡期-間歇培養(yǎng)操作設(shè)計(jì)的關(guān)犍是利用細(xì)胞生長速率方程、基質(zhì)消耗速率方程、細(xì)胞以及基質(zhì)的物料平衡式，確定細(xì)胞濃度和精質(zhì)濃度隨時(shí)間的變化方程.在操作設(shè)計(jì)時(shí),由F間歇培養(yǎng)的微生物生長過程復(fù)雜，很難用一個(gè)簡單的模型描述整個(gè)生長過程&在只有一種限制性基質(zhì)的條件下，利用Monod方程可以較好地描述對數(shù)生長期、減速期和穩(wěn)定期三個(gè)生長階段,假設(shè)微生物的生長符合Monsl方程，且細(xì)胞產(chǎn)率系數(shù)I,為一常數(shù)，則微生物細(xì)胞生長和基質(zhì)S的物料衡算式為:培養(yǎng)忖間t圍1間歇培養(yǎng)時(shí)的微生物典型生長階段①延滯期何加速期期）時(shí)數(shù)生長期（加陶￡速期（v黑定期加次亡期26dS不式中工￥ 一翱胞他度F￥一基質(zhì)液度,上U一比生限速率(mpmciEi已jrowthrate),Lh-最大比生長速率.，1/Ht注—飽和系數(shù).kgV,仁屋一鈿胞真出產(chǎn)率系數(shù),kg（蒯胞）/kg：砥一翔A系鼓.kg（基質(zhì)）/■[kfff細(xì)胞）-h].為了使r蝌析,在實(shí)際應(yīng)用中常作定的簡化，即格心門員忽略不計(jì)，以匕■.代替匕：并假設(shè)在培養(yǎng)過程中心不隨時(shí)間變化而變化口在±=3K=X"A品的條件下,將梆式（15.4-1）和式仕5.4-2）聯(lián)立方程,令了=耳+知仁并道行限分計(jì)算即可求出大和§隨時(shí)間的變忱方程*(1-哧一季如髭(1-哧一季如髭cxf-x當(dāng)后（＜國，且F如工時(shí)，式015.4-94可簡化為二由上式可以計(jì)算出不同時(shí)間營的，侑.將，代入式5=X由上式可以計(jì)算出不同時(shí)間營的，侑.將，代入式5=X(-XYlfl即可求出對應(yīng)的S值.在他生物同恥培摔過程中?可以通近惻定基質(zhì)正度和印凰濃班的變歸來求出時(shí)數(shù)生長明平均比生長速率口皿,倍增時(shí)間4鈿胞產(chǎn)率系數(shù)碑反應(yīng)動力學(xué)參敏.27K中:山困一時(shí)數(shù)生長期平均比生長逮率,i/h工irAS心--詹甫時(shí)間?叩面生物的布唯質(zhì)地或數(shù)域啃大到2倍所需的時(shí)間,h,工TLS期平均細(xì)咆濃值，K中:山困一時(shí)數(shù)生長期平均比生長逮率,i/h工irAS心--詹甫時(shí)間?叩面生物的布唯質(zhì)地或數(shù)域啃大到2倍所需的時(shí)間,h,工TLS期平均細(xì)咆濃值，小七工—以細(xì)胞速度和基質(zhì)波度去示的產(chǎn)率系數(shù).?。C(jī)匐i『立（基質(zhì)）:AT一為微生物培掙過用中趾的值度變化，kEoc也5—微生物培養(yǎng)過程中基質(zhì)液度查此，kE/:1?WXCX面5時(shí)耗■基0 10D 200 503 400基壓需計(jì)薛醉hKiOE/lJras存上軻墻辯過程中班胞聞院q筆師書計(jì)隆解r的美布曲線28（2）微生物連續(xù)培界在微生物的建續(xù)培拌操作中.通常將不含有菌體和產(chǎn)物的物料『、培異液、衿水等）連續(xù)加入反應(yīng)翳，同酎連續(xù)將含瘠"制生物配胞和盧物的反應(yīng)混含淞取出.該操作方式具方轉(zhuǎn)化率魁于控制，反腐穩(wěn)定.勞動強(qiáng)度低答優(yōu)點(diǎn),目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用了污水處理等領(lǐng)威，在實(shí)際胸用中,橫生物的連續(xù)培養(yǎng)通常果用全混液槽式反應(yīng)器.連建培養(yǎng)操作通常以間歌操作開始，即開始時(shí)先帶培薜液曲鼠反應(yīng)器.將微生物接沖后世行同欹培養(yǎng)，當(dāng)限制性基成健基本■耗盡成核生物生氏達(dá)到預(yù)期濃度時(shí)開始連續(xù)加入蚱樣液，同時(shí)悻出反成后的培養(yǎng)液」對于圖:1所示的連續(xù)給界反腐器,假或反應(yīng)器內(nèi)碓體完全泡公，只樸神限制性星頃.救生物均衡生氏，間胞產(chǎn)率系數(shù)恒定,當(dāng)做生物的生長將合紅陽兔行程時(shí)，存在以下美系：￡+S5=*嘰“caa一口人心⑸-㈤DX=^~式中：力」稀驛率.l/hr學(xué)一悔積流量?in-/L：「一反應(yīng)器仃效悻根.一二毋。微生物生產(chǎn)率'kg1（h*m：）□根甥上述十算式便可求出遮續(xù)培養(yǎng)操作過程中反應(yīng)器內(nèi)撒生物詼度、基成治度以及湘胞產(chǎn)掌系數(shù)與◎的美系.其他如圖三所示。（3）配胞濃度的測定由丁鈿菌總液的液度與混濁度在,?定范圍內(nèi)成正比.因此可以通過測定培養(yǎng)液的光解應(yīng)來鞫定細(xì)胞濃度.如圖6所示口⑷茉胺濃度的測定由于羊枝可吸收紫外光，乩濃度與量外啜收光覆在一定范用內(nèi)成正比.因此，可通過側(cè)定培養(yǎng)液上增液的紫外吸收光強(qiáng)來確定葷胺誨度“工圖7所示,29

缽積流量:我基質(zhì)稔度局菌體濃度及=0陽4微土物連饗培養(yǎng)反應(yīng)卷的塘料平衡 1 51|i_■llZhKi-^2kg/nL缽積流量:我基質(zhì)稔度局菌體濃度及=0陽4微土物連饗培養(yǎng)反應(yīng)卷的塘料平衡 1 51|i_■llZhKi-^2kg/nLn : \4YLkfi/ 飛.3□flL2DJD^6ttfiG警帽用Drim5堆紋培并反應(yīng)器中法號惻維性,提垃液電艮謊土物產(chǎn)率寸稀坪率的關(guān)寮比密度圖6細(xì)胞培養(yǎng)液中細(xì)飽濃度虧光容度的美聚曲線（工=6n?30

用T舉展溶液中革胺粒度卬騏光度的關(guān)系曲經(jīng)（*=闔口3、實(shí)艙器材及藥品（1）實(shí)鑒器材5L微生物反應(yīng)器（帶無菌空氣系統(tǒng)，海度.pH值.灌斷以虎節(jié)?裝苜節(jié)￡除的分先先度計(jì)】可見分光光度計(jì)r高壓蒸汽滅用T舉展溶液中革胺粒度卬騏光度的關(guān)系曲經(jīng)（*=闔口3、實(shí)艙器材及藥品（1）實(shí)鑒器材5L微生物反應(yīng)器（帶無菌空氣系統(tǒng)，海度.pH值.灌斷以虎節(jié)?裝苜節(jié)￡除的分先先度計(jì)】可見分光光度計(jì)r高壓蒸汽滅菌鍋口離心機(jī)工恒溫錯樂;1mL移液器;2口口回移液器;無菌500niL三角版:空氣過遺器:呼吸il遺器:10mL嘉心管丁1mL移液器槍頭.200ML移液器槍頭】槍頭/;接種環(huán)BK2HPO4.KH2PO4,NaCl.MgSO,VHjO.NH￡L羊胺,f均為分析迷其醫(yī)用酒精,耿當(dāng)白陳，齡母粉.（3）培捍基口法胺無機(jī)船培捍基：&HPQ4嗚KH2PO43g；NaCllg-MgSO4-7H2O0.5g；NH4cl（M即笨胺C分析純，下同;按需加入r抑蒸椎水至1L：白然pH2）LB培養(yǎng)基二胰以口腺10g；酹母粉5g；NaCl5g：范胺按需加入.加蒸饞水至1Q自然pH.4、實(shí)艙裝置微生物反反器可分出兩大關(guān)二類是厭風(fēng)員隔器｛如酒精發(fā)酹》.工一婁是好氧,反屁器.好軾反鬲:器要帶空，不眇通入細(xì)胞瑞養(yǎng)海中，向微生物提供宜.根據(jù)供氣方式的不同，可以Q.1口，￡ {].3D.4需先度31分為鼓泡式，一升式、機(jī)械攬井式、白吸式、噴射口喙式、涵流噴射白吸式等多神類型;本實(shí)貶采用在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的機(jī)械攪拌亶熱生物反欣器，利用機(jī)械攪拌使空氣和領(lǐng)胞培養(yǎng)液充分直介.取將口捎泡罌空氣分布器控溫系銃及捽制器四勺部分構(gòu)成。取將口捎泡罌空氣分布器控溫系銃及捽制器四勺部分構(gòu)成。(1)口體?體f見圖G的總?cè)莘e為5L.有效官職為33L.耀盜摧底為打6L不銹理材功，籟曝為威酸玻璃卜罐蓋帶有pH電極.溶輒電極(DO).消泡電極、孤度甩板接口，此帆132彘還帶有接種口，補(bǔ)料口、出料口.空氣入口.拌汽.口和尾氣冷凝器。耀造中央固定市攬拌船.在軸的上部裝方消泡漿.軸的下部裝有攪掙漿.⑵供餐系統(tǒng)壓縮空氣經(jīng)凈化霸f外接：進(jìn)入餐源接口,豪樂粒樂器、空氣碓量計(jì)，空氣過速器到達(dá)反應(yīng)器內(nèi)，經(jīng)特制的空氣分布器分散后.邊人培養(yǎng)且.足苗經(jīng)泠蜃居，排氣過漁器后排出.見圖上讀管路具有成壓、計(jì)量.凈化作用口⑵控溫系統(tǒng)遹過夾套水浴電加熱和水冷卻控制溫度.溫度控制危用先（■冷卻水七C）至55七.冷卻水的管路圖見圖10,⑷控制器工控機(jī)系統(tǒng)和系統(tǒng)軟件可對細(xì)胞培養(yǎng)過程中3種參數(shù).如溫度、pH值,轉(zhuǎn)速、溶解班、空氣流量，壓力，消泡補(bǔ)料等進(jìn)行果樣、運(yùn)算.然后根據(jù)控制要求得到模擬量輸出至開關(guān)輸出去控制善神參數(shù)以達(dá)到最佳蒯胞培養(yǎng)控制狀態(tài).5、實(shí)臉步驟C1）笨胺降解菌的前培界自-80T冰箱中取出裝有裝股降解曲的陳存管，快速就揀曲株.以無菌操作，加1mL己我菌的無機(jī)鹽熔界基到加存管中，離心凍存管中的細(xì)甌f5Clgipm,20mllii，摒除上清港，再加入1mL已無菌的無機(jī)鹽培養(yǎng)基到凍存管中.在旗渦振薔器上震儒使細(xì)胞再懸濁.從等存管中取1mL倍懸液接種到已滅菌的200mL笨胺無機(jī)盤靖養(yǎng)基C笨胰法度300mg/L）中，在3口^,120rpm震感培養(yǎng)7&⑵鈿胞濃度與光密度OD可轉(zhuǎn)換系數(shù)的蒯定從細(xì)胞前培養(yǎng)漁中取Ini物胞培養(yǎng)液接種到己^1200mL的LB培養(yǎng)基中.在前也，口Orprn震建培界24ho將獲得的班胞培養(yǎng)液混勻.北中1000mL的細(xì)胞培養(yǎng)液用丁?細(xì)胞彼度則定，剩余他胞幡捍液用丁光密度OD擷的則定:則定相胞濃度時(shí).格1000堂:開的鈿胞培養(yǎng)液分裝至5個(gè)2501nL離心管內(nèi)離心仆000邛孫20min）,離心后將細(xì)胞轉(zhuǎn)移至丁105七烘至恒重的灌紙匕井F105也烘干至恒童.涮其增選計(jì)算得到班胞干重,便可計(jì)算出細(xì)胞正位.分別取0,1.00.5.00.10,00,15.00.20.00.25.00mL用I胞弟羿泡至501nL容量瓶中，并用LB培養(yǎng)基稀稗至50mL.丁」胃:加皿處，用Wmm比色皿，以去離子水為參比.測定33先密度CD?.根據(jù)菌體濃度和相應(yīng)的光密度?？谥当憧傻?D的與菌體濃度的轉(zhuǎn)換系效，先密度CD?圖g供氣格埴? ■ I■ ■ ■?ME-狗I味蚪響水,'i1苒488但本南卡圖屈才.再再如t34排、瞥圖11的生物反面恭我樣營常-3）《肢標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪,制1）紫豉者備瓶和標(biāo)準(zhǔn)溶液君備r于50mL容量靦中加入去離子忒201nL1睢翩球班h然后加入4flpL聚胺i再一次稱重），超聲溶解.用去離子水稀群至刻度,福勻a計(jì)算出每%升解液中所含暈胺的量?饒為密備液，「冰箱內(nèi)斥存,使用時(shí)丹去離子水稀秤成每堆出含100.0隗恭胺的標(biāo)準(zhǔn)溶液《用時(shí)現(xiàn)配二普聚殿校準(zhǔn)曲線的繪制r??？今EOml具塞比色管.分別加入①050.100.2.00,3.00,4.00.5E0mL素胺標(biāo)準(zhǔn)溶液〔每亳升含100.Dug茉駿》各加水至10mL,福勻.丁280皿波長處，用10mm石英出色皿，以水為參比.測定吸光度.繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線0'4＞而生捌反應(yīng)器滅曲操作1）前準(zhǔn)備：向亞質(zhì)器中加入3L的無機(jī)鹽培養(yǎng)基，素胺特裂菌舞稟咸&加?培養(yǎng)基加人后，要及時(shí)攪拌.昉止結(jié)團(tuán),否則桂格初底滅落.按照圖1。和第1L用硅膠管連接取樣菅路，供氣管路,并用彈簧夾夾箕