實驗五混凝劑——聚合硫酸鐵對污水的處理

1、華南師范大學實驗報告實驗五混凝劑聚合硫酸鐵對污水的處理課程名稱：綜合化學實驗指導老師：晏曉敏一、前言1實驗目的（1）了解混凝法處理水的原理。（2 ）掌握實驗室模擬廢水處理的操作技術與儀器設備的使用。（3）學會通過色度、濁度、COD勺測定，評價水質。2、文獻綜述與總結隨著工農業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展和人們生活水平的提高，用水量和廢水排放量日益增加，要使有限的水資源滿足人們日益增長的生產(chǎn)和生活需要，對排放廢水進行有效的凈化處理和回用日趨迫切。絮凝作為重要的水處理方法或基本的單元操作之一，在水處理中占據(jù)極其重要的地位。絮凝劑的優(yōu)劣是絮凝效果及整個水處理效果的決定因素之一。在眾多的有機、無機絮凝劑中，聚合硫酸

2、鐵（PFS以其產(chǎn)生的磯花大、絮體密實、沉降快、適用pH值范圍廣、耗量少、效果好、無毒、價格便宜等優(yōu)點，倍受水處理界的青睞1。廢水的物理處理方法，又稱為機械治理法。主要用于分離廢水中的懸浮性物質。該方法最大的優(yōu)點是簡單、易行、效果良好，并且十分經(jīng)濟。一方面可從廢水中回收有用的物質，另一方面也使廢水得到了一級治理。常用的物理治理方法有： 重力分離法、離心分離法、過濾法以及蒸發(fā)結晶法等。廢水的化學處理方法的主要處理對象是廢水中溶解性或膠體性的污染物質。它既可合污染性物質與水分離，也能改變某些污染物質以及有機物等，因此可達到比物理方法更高的凈化程度。特別是要從廢水中回收有用物質時，或者廢水中含有某種有

3、毒、有害且不易被微生物降解的物質時，采用化學治理方法最為適宜。然而，化學治理法常需采用化學藥劑或材料， 因此運行費用一般都比較高，操作與管理的要求也比較嚴格等。而且，在化學法的前處理或后處理過程中，通常還需配合使用物理治理方法。 其中有一種應用最廣泛，既經(jīng)濟又方便的 處理方法一一混凝法。1、基本原理：向廢混凝法在廢水處理中，通常混凝法必須與沉淀法配合使用，故稱之為混凝沉淀法。它 可以作為初級處理的手段，也可作為二級處理或深度處理的一種工藝。水中投加某種化學藥劑（常稱之為混凝劑），使水中難以沉淀的膠體懸浮顆?；蛉闋钗廴疚镔|推動穩(wěn)定后，由于互相碰撞以及附聚或聚合，搭拉而形成較大的顆?；蛐鯛钗?，從而

4、更易于自然下沉或上浮而被除去?？山档蛷U水的濁度、色度，除去多種高分子物質、有機物和某些重金屬毒物和放射性物質等，因此在工業(yè)廢水的處理中得到廣泛應用。2、常用的混凝劑：可分為無機有和機兩大類。（1）無機混凝劑。其應用最廣的主要有鋁鹽，如硫酸鋁、明磯、 鋁酸鈉等；其次是鐵鹽，如硫酸亞鐵、硫酸鐵、三氯化鐵等；還有可以循環(huán)使用的混凝劑， 如碳酸鎂等。這些藥劑均可取得良好的混凝效果，可根據(jù)水質情況選用。只是在混凝過程中，大多數(shù)會產(chǎn)生比較多的污泥。此外，還有一種無機高分子混凝劑，如聚全氯化鋁、聚合硫酸鐵，目前應用最為廣泛，混凝效果也更好。（2）有機絮凝劑。它主要是人工合成酸聚丙烯酸鈉（陰離子型）、聚乙烯吡

5、烯鹽邙日離子型）和聚丙烯酰胺（非離子型）等高分子絮凝劑。 這類絮凝劑只需投加少量，便可獲得較佳的絮凝效果，而且污泥量也少。當單用某種絮凝劑 不能取得良好效果時，還須投加助凝劑。助凝劑大體上也可分為二類：a、用于調節(jié)或改善混凝條件的藥劑，如石灰、氯氣等；b、用于改善絮凝體結構的高分子助凝劑，如聚丙烯酰胺、活性硅膠、骨膠和海藻酸鈉等。有時，有機類絮凝劑與其他無機類混凝劑合用，絮凝的 效果更佳，經(jīng)濟上也更適宜。某些天然的高分子物質，如淀粉、纖維素、蛋白質以及膠和藻 類等，本身就有混凝的作用。3_n聚合硫酸鐵（簡稱聚鐵,符號PFS）又名為羥基硫酸鐵，化學式為 ：Fe2（0H）n（S04）2。聚合硫酸鐵

6、作為一種新型無機高分子絮凝劑，水解后可產(chǎn)生多種高價和多核離子，對水中懸浮膠體顆粒進行電性中和，降低電位，促使離子相互凝聚，同時產(chǎn)生吸附、架橋交聯(lián)等，可用于生活用水及工業(yè)用水的凈化，也可對各種工業(yè)廢水與城市污水（如食品、皮革、礦山、冶金、印染、造紙、石油加工等 ）進行凈化，同時聚合硫酸鐵具有優(yōu)越的凈水性能，生產(chǎn)成 本低、投加量少、產(chǎn)生的磯花大、絮體密實、沉降快、適用pH值范圍廣、雜質（濁度、COD懸浮物等）去除率高、絮團沉降快，脫色效果好等優(yōu)點，倍受水處理界的青睞，已廣泛應用 于各種工業(yè)廢水和城市污水處理 2。二、實驗部分1實驗原理本實驗就是采用混凝法，向廢水中投入混凝劑聚合硫酸鐵，使水中難以沉

7、淀的膠體顆粒 能相互聚合，長大至能自然沉淀的程度， 聚合硫酸鐵的絮凝機理主要是利用它在水解過程中產(chǎn)生的多核配合物對污水中的溶膠的強烈吸附，通過粘結、架橋、交聯(lián)等促進微粒聚集而產(chǎn)生絮凝，降低廢水的濁度、色度，去除多種高分子物質、有機物、某些重金屬毒物(汞、鎘、 鉛)和放射性物質等，還可以去除磷、硫等。評價指標：濁度去除率=(原水的濁度-處理后廢水的濁度)/原水的濁度X 100%3。2、儀器與試劑儀器：濁度計、1000ml燒杯、100ml燒杯、玻璃棒、托盤天平、1ml移液管，洗耳球試劑：自制混凝劑聚合硫酸鐵、高嶺土3、實驗步驟(1 )自制混凝劑聚合硫酸鐵的稀釋用移液管移取1ml自制聚合硫酸鐵，加入

8、蒸餾水9.00ml，稀釋10倍。(2 )處理高濁度廢水樣品溶液的配制。分別稱取5份0.4g高嶺土于5個1000ml燒杯中，加800ml自來水，攪拌均勻后，測原水的濁度。濁度測試以放進濁度計的最初濁度讀數(shù)為準。初步確定混凝劑的用量。用移液管移取0.5ml配制好的聚合硫酸鐵溶液緩慢滴于其中一個 高嶺土水中，并同時用玻璃棒按同一方向快速攪拌1min，再慢速攪拌10min，然后靜置10min ,用濁度計測量上清液濁度。根據(jù)上一步處理效果，再分別移取聚合硫酸鐵溶液0.1ml、0.4ml、0.8ml、1.0ml于另外四個高嶺土水燒杯中，并同時用玻璃棒按同一方向快速攪拌1min，再慢速攪拌10min，然后靜

9、置10min，用濁度計測量上清液濁度。4、實驗現(xiàn)象與結果(1)實驗現(xiàn)象：攪拌過程中沉淀顆粒不斷長大，并逐漸沉于燒杯底部，溶液逐漸變澄清。(2 )實驗結果原來測得聚合硫酸鐵濃度為165g/L，稀釋10倍后變?yōu)?6.5g/L表：不同聚鐵加入量對高濁度廢水處理效果的影響(靜置10mi n)原水濁度為852NTU，最佳聚鐵投入量=16.5mg/L水樣序號移取聚鐵體積ml聚鐵量mg/L濁度濁度去除率%10.12.0630.396.4420.48.258.199.0530.510.35.299.3940.816.54.299.5151.020.610.298.80根據(jù)上面的表格，做出不同聚鐵量對高濁度廢水

10、處理效果的影響的圖象不同聚鐵量對高嶺土廢水處理效果的影IB400510152025聚鐵量mg/L三、分析與討論由實驗結果圖表可以看到，隨著藥劑投加量的增大，濁度先降低后升高。這是因為PFS在處理體系中形成的Fe2（OH）24+、Fe4（OH）66+、Fe（OH） 2+等正電荷離子與污水中帶負電荷的膠粒發(fā)生電中和作用而使之脫穩(wěn)，同時這些帶電離子還具有專屬化學吸附、粘結架橋、卷掃絮凝和網(wǎng)捕等作用。當投加量足夠大時，幾種作用綜合影響把污水中的污物沉淀出來，產(chǎn)生較好的去除效果。同時，影響本次濁度去除率的因素還有以下：（1）原來聚合硫酸鐵混凝劑的產(chǎn)品質量。原來制備的聚合硫酸鐵中鐵離子的產(chǎn)率、堿化度 等直接影響本次實驗效果。一般來說，鐵離子產(chǎn)率越大，堿化度在合理范圍內越大，對污水處理效果會越好。（2 ）攪拌因素。本次實驗采用人工攪拌，每個人的攪拌速度、手法等都不相同，對實驗結 果的影響較大。剛開始時，攪拌速度越快越好，可以加速聚合硫酸鐵的水解，從而吸附沉淀 能力越強；在慢速攪拌時，要注意攪拌的方向，盡量同個方向，并且攪拌的半徑盡可能大寫， 攪拌速度均勻，為了防止生成吸附的顆粒解吸，產(chǎn)生副作用。（3 ）靜置時間。由于濁度計有限，并且很難精確計算靜置時間，對實驗結果也會造成一定 影響。一般來說，靜置時間越長效果越好。四、結論根據(jù)數(shù)據(jù)，聚合硫酸鐵混凝劑用量為16.5mg/