中國石油大學(華東)油田化學實驗報告 實驗九

實驗九絮凝劑在污水處理中的應用一、實驗目的1．觀察絮凝劑(即混凝劑與助凝劑)凈化水的現(xiàn)象，了解絮凝劑在污水處理中的作用機理和使用性質(zhì)。2．掌握一種尋找絮凝劑最適宜質(zhì)量濃度的方法。二、實驗原理水的凈化可使用各種絮凝劑。在絮凝劑中，能使水中泥沙聚沉的物質(zhì)叫混凝劑。常用的混凝劑主要有無機陽離子型聚合物，如羥基鋁、羥基鋯等，這些無機陽離子型聚合物可在水中解離，給出多核羥橋絡離子，中和固體懸浮物表面的負電性。此外，也可用三氯化鐵、三氯化鋁和氧氯化鋯等化學劑通過水解、絡合、羥橋作用，形成多核羥橋絡離子，起到羥基鋁、羥基鋯同樣的作用?；炷齽┎⒎怯玫迷蕉嘣胶?。因混凝劑使用濃度過高將使泥沙表面吸附過量的鐵離子而帶正電，致使鐵的多核羥橋絡離子對它失去聚沉作用。因此，混凝劑的使用應有一個最適宜的質(zhì)量濃度。配合混凝劑使用，從而使它的凈化效果提高、用量減少的物質(zhì)叫助凝劑。助凝劑多是水溶性高分子。高分子的分子(或其締合分子)可將被混凝劑聚結(jié)起來的泥沙顆粒進一步聚結(jié)，從而加快它的聚沉速度。常用的助凝劑有部分水解聚丙烯酰胺、鈉羧甲基纖維素和褐藻酸鈉等。同樣，助凝劑也并非用得越多越好。因助凝劑超過一定質(zhì)量濃度，就可在水中形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，反而妨礙了泥沙顆粒的聚沉。因此，助凝劑的使用也有一個最適宜的濃度。三、儀器、藥品與材料1．實驗儀器電子天平(感量0.001g)、具塞比色管、小滴瓶、小燒杯、溫度計。2．藥品與材料三氯化鐵(化學純)、部分水解聚丙烯酰胺(工業(yè)品)。污水(在1L水中加入60g高嶺土，高速攪拌20min后，在室溫下密閉養(yǎng)護24h)。四、設計實驗內(nèi)容實驗過程中用目視比色法觀察絮凝劑的凈水現(xiàn)象和作用效果，以表格形式記錄實驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)。1.單獨使用混凝劑，測定實驗條件下凈化污水所需混凝劑的最適宜濃度。2.單獨使用助凝劑，測定實驗條件下助凝劑的最適宜使用濃度。3.助凝劑配合混凝劑使用，確定在助凝劑存在下混凝劑的最適宜濃度。五、數(shù)據(jù)處理計算凈化污水所用混凝劑和助凝劑的最適宜質(zhì)量濃度（用mg/L表示）。表1實驗數(shù)據(jù)記錄試管編號1#2#3#4#5#6#混凝劑的凈水作用FeCl3的加量（滴）12481632觀察并記錄實驗現(xiàn)象速度643215沉降值0.5ml0.4ml0.8ml1.3ml1.6ml0.8ml澄清度643215助凝劑的凈水作用HPAM的質(zhì)量分數(shù)510-5510-5510-4510-4110-2110-2HPAM的加量（滴）1248816觀察并記錄實驗現(xiàn)象速度123456沉降值0.6ml0.5ml0.6ml0.7ml0.4ml0.4ml澄清度123456助凝劑配合混凝劑的凈水作用FeCl3的加量（滴）12481632HPAM的質(zhì)量分數(shù)及加量（滴）510-41滴510-41滴510-41滴510-41滴510-41滴510-41滴觀察并記錄實驗現(xiàn)象速度652134沉降值0.5ml0.4ml0.8ml1.3ml1.6ml0.8ml澄清度653124表2實驗相應濃度FeCl3的質(zhì)量分數(shù)110-3110-2HPAM的質(zhì)量分數(shù)510-5510-4510-2每滴FeCl3溶液質(zhì)量(g)0.050.06每滴HPAM溶液質(zhì)量(g)0.060.070.08最適宜濃度即為分出水最澄清的所加入試劑的濃度：（1）在混凝劑（FeCl3）的凈水作用的實驗中：5號試管的澄清度最大，所以其對應的濃度為最適宜濃度（2）在助凝劑（HPAM）的凈水作用的實驗中：1號試管的澄清度最大，所以其對應的濃度為最適宜濃度（3）助凝劑（HPAM）配合混（FeCl3）凝劑的凈水作用：4號試管的澄清度最大，所以其對應的濃度為最適宜濃度六、實驗結(jié)果與討論1、分別說明混凝劑和助凝劑的作用機理。（1）混凝劑作用機理：通過水解、絡合、羥橋作用，形成多核羥橋絡離子，中和固體懸浮物表面的負電性，壓縮雙電層，從而使電位降低，使靜電斥力變小，失去聚結(jié)穩(wěn)定性、進而失去動力穩(wěn)定性而發(fā)生絮凝，此外還有吸附架橋作用和網(wǎng)捕作用。（2）助凝劑作用機理：助凝劑能橋接在固體懸浮物表面上，使半徑變大，從而使布朗運動減慢，而下沉速度加快，使它們迅速下沉，失去聚結(jié)穩(wěn)定性和動力穩(wěn)定性。它可以調(diào)節(jié)或改善混凝的條件，或改善絮凝體的結(jié)構(gòu)，利用高分子助凝劑的強烈吸附架橋作用，使細小松散的絮凝體變得粗大而緊密。2、為何混凝劑和助凝劑都有最適宜的使用濃度？（1）當混凝劑使用濃度過高將使泥沙表面吸附過量的鐵離子從而帶正電，過多的正電又使靜電斥力大于吸引力，使具有聚結(jié)穩(wěn)定性，使鐵的多核羥橋絡離子失去聚沉作用，所以，混凝劑使用時有一個最適宜的濃度。（2）助凝劑也如此，因為助凝劑超過一定質(zhì)量濃度，就可以在水中形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，反而妨礙了泥沙顆粒的聚沉，所以，助凝劑在使用中也有一個最適宜的濃度。3、若水中的懸浮物不是固體顆粒，而是小油珠，請問本實驗用的絮凝劑是否有凈化水的作用