鐵系混凝劑對(duì)染料廢水吸附效果

1、綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告鐵系混凝劑對(duì)染料廢水脫色效果的研究系別專業(yè)班級(jí)姓名分?jǐn)?shù)年月日一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）熟悉混凝操作，觀察混凝現(xiàn)象，深入理解混凝機(jī)理（2）確定鐵系混凝劑的最佳投藥量、 pH、以及攪拌強(qiáng)度（3）對(duì)比 Fe3+及 Fe2+混凝劑對(duì)染料廢水脫色效果的影響的二、實(shí)驗(yàn)原理廢水中體現(xiàn)顏色的是膠體顆粒。膠體間的靜電斥力，膠粒的布朗運(yùn)動(dòng)及膠粒表面的水化作用，使得膠粒具有分散穩(wěn)定性，三者中以靜電斥力影響最大。因此，膠體顆粒靠自然沉淀是不能除去的。向水中投加的混凝劑能提供大量的正離子，壓縮膠團(tuán)的擴(kuò)散層使電位降低，靜電斥力減少。此時(shí)，布朗運(yùn)動(dòng)由穩(wěn)定因素轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定因素，也有利于膠粒的吸附凝聚。水化膠中的水分子與膠

2、粒有固定聯(lián)系，具有彈性和較高的黏度，把這些分子排擠出去需要克服特殊的阻力，阻礙膠粒直接接觸。有些水化膜的存在決定于雙電層狀態(tài)，投加混凝劑降低電動(dòng)電位，有可能使水化作用減弱，混凝劑水解后形成的高分子物質(zhì)或直接加入水中的高分子物質(zhì)一般具有鏈狀結(jié)構(gòu)，在膠粒與膠粒間起吸附架橋作用?；炷悄酆托跄目偡Q。向水中投加混凝劑，可以使膠體顆粒脫穩(wěn)，脫穩(wěn)后的膠粒后相互聚結(jié)形成微絮粒的過程，稱為凝聚；微絮粒相互粘附聚集或通過高分子物質(zhì)吸附架橋作用而使微粒相互黏結(jié)，而形成絮凝體的過程，稱為絮凝。根據(jù)混凝過程的特點(diǎn)，混凝操作分為兩個(gè)階段，即混合階段和絮凝階段，兩個(gè)階段的操作要求明顯不同。混合階段的操作要快速（ 30

3、s）和劇烈攪拌，而絮凝反應(yīng)階段的操作要反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)（ 25min），攪拌強(qiáng)度較小。三、實(shí)驗(yàn)儀器和藥品（1）無(wú)級(jí)調(diào)速六聯(lián)混凝攪拌機(jī)；（2）pH酸度計(jì)；（3）1ml，5ml， 10ml,移液管各 1 支；（4）250ml 容量瓶， 100ml 燒杯；(5) 1 的 NaOH溶液和 l HCI 溶液 500mL各 l 瓶作為調(diào)節(jié) pH 時(shí)的藥品；（6）混凝劑為FeCl3·6H2O、FeSO4·7H2O，使用時(shí) FeCl3·6H2O配制成 4g/250ml,FeSO4· 7H2O配制成 4.1g/250ml ；（7）電子天平；（8）玻璃棒，洗耳球等；（9）分光光

4、度計(jì)；（10）大紅染料廢水的濃度為0.25g/L 。四、實(shí)驗(yàn)容1.最佳投藥量的確定用 pH 計(jì)測(cè)得原水的 pH 值為 7.51，吸光度為 0.263（在波長(zhǎng)為 400nm 下測(cè)定）。用 1000mL量簡(jiǎn)量取 6 份水樣至 6 個(gè) 1000mL 燒杯中，將裝有水樣的燒杯放在攪拌器下，保持各燒杯中的攪拌器位置相同，然后設(shè)定攪拌程序：首先是快速攪拌，時(shí)間為 30s，攪拌器轉(zhuǎn)速為250r/min；然后是緩慢攪拌，時(shí)間為 25min，攪拌器轉(zhuǎn)速為 50r/min。用移液管依次量取六份不同劑量的混凝劑溶液，分別為 1、2、3、4、5、6ml 并添加到投藥器中。啟動(dòng)攪拌程序，同時(shí)投加混凝劑，混凝操作開始。攪

5、拌過程中，注意觀察并記錄礬花形成的過程、礬花大小、密實(shí)程度。混凝操作完成后，輕輕提升攪拌器，靜置沉淀15min，并觀察礬花沉淀情況。沉降完成后，從取樣口分別取出各燒杯中的上清液，并測(cè)其相應(yīng)的吸光度。觀察結(jié)果為在投藥量為34 時(shí)效果最佳。為了確定更準(zhǔn)確的投藥量，在34 時(shí)分別取3.0、3.2、3,4、3.6、3.8、4.0，然后重復(fù)上述相同的步驟，測(cè)定沉降后的吸光度。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：表 1FeCl3 最佳投藥量的確定（1）FeCl3（ ml ）123456原水吸光度0.261 0.26 0.256 0.254 0.258 0.264 0.263圖 1 投加不同體積的FeCl3后原水吸光度（1）表

6、2FeCl 3最佳投藥量的確定（2）FeCl3（ ml ） 33.23.4 3.6 3.8 4原水吸光度0.2660.2630.2690.270.2680.2690.272圖 2 投加不同體積的FeCl3后原水吸光度（2）2. 最佳 pH 的確定在實(shí)驗(yàn)過程中觀察到當(dāng)投藥量為3.6ml 時(shí)絮體顆粒最大，沉降最快，所以在投加藥量為 3.6ml 的情況下確定最佳混凝效果的 pH 值。重復(fù)上述的實(shí)驗(yàn)步驟，在波長(zhǎng)為 495nm時(shí)測(cè)得的結(jié)果如下表所示：表 3 FeCl 3 最佳 pH 的確定FeCl （ ml ）5678 910原水3吸光度1.21.191.21.2051.2111.1991.216圖3不

7、同pH 下原水混凝后吸光度3. 最佳轉(zhuǎn)速的確定在最佳投藥量確定的情況下，在對(duì)最佳 pH 測(cè)定的過程中，觀察到在體的速度最快，形成絮體的顆粒最大，沉降速度也是最快的，所以我們是在pH在 7 時(shí)形成絮pH 為 7 的情況下確定最佳轉(zhuǎn)速，為了更好的說明實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們?cè)诿總€(gè)轉(zhuǎn)速條件下采用三個(gè)量筒進(jìn)行結(jié)果的確定， 在設(shè)定攪拌程序中： 首先是快速攪拌， 時(shí)間為 30s，攪拌器轉(zhuǎn)速為 250r/min ；然后是緩慢攪拌， 時(shí)間為 25min，攪拌器轉(zhuǎn)速分別為 40、50、60、70r/min ，在波長(zhǎng)為 495nm 下測(cè)吸光度，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為：表 4FeCl3 最佳轉(zhuǎn)速的確定轉(zhuǎn)速（ r/min ） 123原水（

8、吸光度）401.1851.1891.1851.216501.1561.1551.1621.216601.1761.1811.1801.216701.1541.1571.1671.216圖 4 不同轉(zhuǎn)速下原水混凝后吸光度4.為了對(duì)比試驗(yàn)效果， 同時(shí)進(jìn)行了 FeSO4·7H2O 的混凝試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中在混合階段的轉(zhuǎn)速為 250r/min，反應(yīng)階段的轉(zhuǎn)速為 50r/min ，操作步驟和 FeCL3·6H2O 混凝過程相似，在波長(zhǎng) 495nm 處，通過最佳投藥量的確定，得到了如下的數(shù)據(jù)：表 5Fe+2最佳投藥量的確定FeSO4（ ml ） 1234567891011原水吸光度1.1

9、801.2111.2211.2171.2171.2161.2291.221 1.2041.2171.2091.171圖 5 不同 Fe+2 投藥量下混凝后吸光度在進(jìn)行試驗(yàn)的過程中， 觀察到當(dāng)投加量為9ml 時(shí)，混凝效果明顯， 因此在確定最佳pH時(shí)采用的投加量為9ml，在波長(zhǎng)為 495nm 處，其結(jié)果如下：表 6 Fe+2 最佳 pH 的確定FeSO4（ml） 56789101111.4原水吸光度1.156 1.158 1.224 1.22 1.201 1.176 1.13 0.9 1.171圖 6 不同 pH 下混凝后吸光度在實(shí)驗(yàn)過程中， 發(fā)現(xiàn)當(dāng) pH 值為 10 時(shí)，形成的絮體最大， 沉降效

10、果比其他 pH 值明顯，所以在在確定攪拌強(qiáng)度時(shí)， 取用的 pH 值為 10，在波長(zhǎng)為 495nm 處，最后試驗(yàn)的結(jié)果如下：表 7FeSO 4 最佳轉(zhuǎn)速的確定轉(zhuǎn)速（ r/min ） 123原水（吸光度）401.1301.1381.1441.196601.1481.1531.1431.196圖 7 不同轉(zhuǎn)速下原水混凝后吸光度五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論1.在確定 FeCL3·6H2O 混凝劑最佳投藥量時(shí)，由測(cè)得的吸光度可以計(jì)算出去除率，可以做出曲線 1。去除率/%曲線 1投藥量 /ml圖 8 FeCL 3·6H2O混凝劑不同投藥量時(shí)去除率由曲線 1 可以得出， FeCL3·6H

11、2O 對(duì)大紅染料廢水的脫色效果不是很高，但仍可以看出在實(shí)驗(yàn)條件下有一個(gè)最佳投藥量。2.在對(duì)最佳 pH 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，同樣可得出下面的曲線2,。去除率/%曲線 2pH圖 9 FeCL 3· 6H2O混凝劑在不同pH時(shí)去除率由曲線 2 可以看出，最佳混凝效果的pH 在 7 左右，這與在實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象符合。3.在對(duì) FeSO4·7H2O 進(jìn)行混凝實(shí)驗(yàn)時(shí)， 同樣可以得到下面兩條曲線，曲線 3 與曲線 4去除率/%曲線 3投藥量圖 9 FeSO 4·7H2O混凝劑不同投藥量時(shí)去除率由曲線三可以看出， 最佳投藥量在 9ml 附近，這與在試驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象是一致的。去除率/%

12、曲線 4pH圖 10 FeSO 4· 7H2O混凝劑混凝劑在不同pH 時(shí)去除率在曲線 4 中可以看出脫色率隨著 pH 的增加而增大，而在強(qiáng)堿性環(huán)境下，二價(jià)鐵是屬沉淀的，這說明在這種環(huán)境下混凝效果起主要作用的是網(wǎng)捕卷掃作用。六、結(jié)論與體會(huì)在對(duì)兩種混凝劑進(jìn)行混凝的過程中，都能觀察到明顯的絮體產(chǎn)生的過程以及沉降的過程，但兩種混凝劑對(duì)大紅染料廢水的脫色效果都不太理想。其原因可能為溫度的影響，因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)的過程中是室溫， 沒有控制溫度，而溫度也是對(duì)混凝劑混凝效果的一個(gè)影響因素。無(wú)機(jī)鹽混凝劑水解是吸熱反應(yīng)，在溫度低時(shí)水解困難。而且低溫水的粘度大，使水中顆粒布朗運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度減弱，碰撞機(jī)會(huì)減少，不利于膠粒

13、脫穩(wěn)凝聚。同時(shí),水的粘度大時(shí)，水流剪力增大 ,影響絮凝體的成長(zhǎng)。且水溫低時(shí)，膠體顆粒水化作用增強(qiáng) ,妨礙膠體凝聚，而且水化膜的水由于粘度和重度增大，影響了顆粒之間粘附強(qiáng)度。另外，通過本次實(shí)驗(yàn)我認(rèn)識(shí)到團(tuán)隊(duì)合作的重要性，一個(gè)團(tuán)隊(duì)是一個(gè)集體，只有將集體的力量發(fā)揮出來(lái)才能取得好的成果，例如，我們本次實(shí)驗(yàn)雖然分工是每個(gè)人做一組，但在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中我們都是一起合作，負(fù)責(zé)做這組的同學(xué)總體領(lǐng)導(dǎo)，其他同學(xué)則積極配合，有的人負(fù)責(zé)量取染料，同時(shí)有些同學(xué)就測(cè)上一組實(shí)驗(yàn)的吸光度，另一些同學(xué)就準(zhǔn)備下組實(shí)驗(yàn)所需，如調(diào) pH 等，正是因?yàn)檫@樣的密切合作，也使得我組的實(shí)驗(yàn)快速高效的在規(guī)定時(shí)間完成了原定的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃。而在本次實(shí)驗(yàn)中我自己也收獲到了很多，因?yàn)檫@次實(shí)驗(yàn)有兩組是做混凝的，另一組做的是正交實(shí)驗(yàn)，而我們做的是單因素的，這讓我體會(huì)到前期的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是十分重要的，正交實(shí)驗(yàn)是多組不同變量的綜合變化，而單因素實(shí)驗(yàn)則對(duì)控制的變量有較高的要求，如果變量選取的不好，則會(huì)影響到整個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。整個(gè)實(shí)驗(yàn)下來(lái)，也讓我了解了一個(gè)做一個(gè)實(shí)驗(yàn)的總體步驟，先做什么后做什么，在心里上有了一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)，而幾天的實(shí)驗(yàn)，也