实验十三 絮凝剂在污水处理中的应用.doc

中国石油大学油田化学实验报告

实验十三絮凝剂在污水处理中的应用

一．实验目的
1.观察絮凝剂(即混凝剂与助凝剂)净化水的现象，了解絮凝剂在污水处理中的作用机理和使用性质。
2.掌握一种寻找絮凝剂最适宜质量浓度的方法。
二．实验原理
水的净化可使用各种絮凝剂。在絮凝剂中，能使水中泥沙聚沉的物质叫混凝剂。常用的混凝剂主要有无机阳离子型聚合物，如羟基铝、羟基锆等，这些无机阳离子型聚合物可在水中解离，给出多核羟桥络离子，中和固体悬浮物表面的负电性。此外，也可用三氯化铁、三氯化铝和氧氯化锆等化学剂通过水解、络合、羟桥作用，形成多核羟桥络离子，起到羟基铝、羟基锆同样的作用。
絮凝剂包括混凝剂和助凝剂，混凝剂的作用是中和固体颗粒表面的带电性；助凝剂的作用是桥接、蜷曲作用。还要注意混凝剂和助凝剂都有一个各自的最适宜的使用浓度。
三．实验仪器、药品与材料
1.实验仪器
电子天平(感量0.001g)、6支10ml具塞刻度试管管、小烧杯。10ml小烧杯
2.药品与材料
三氯化铁(化学纯)、部分水解聚丙烯酰胺(工业品)
污水(在1L水中加入60g高岭土，高速搅拌20min后，在室温下密闭养护24h)。
四、设计实验内容
实验过程中用目视比色法观察絮凝剂的净水现象和作用效果，以表格形式记录实验现象和实验数据。
设计如下：
1.将污水瓶摇匀。
2.取六支10ml毫升具塞比色管，分别加入10ml污水。在分别加入1、2、4、8、16、32滴4%的FeCl3溶液。将其摇匀，力度适中，静置10分钟后，观察现象。
3.取六支10ml毫升具塞比色管，分别加入10ml污水。在分别加入5×10-5的HPAM溶液1和2滴，5×10-4的HPAM溶液4和8滴，1×10-2的HPAM溶液16和32滴。将其摇匀，力度适中，静置10分钟后，观察现象。
4.取六支10ml毫升具塞比色管，分别加入10ml污水。在分别加入4%的FeCl3溶液1、2、4、8、16、32滴，将其摇匀，力度适中。后再在各试管中加入5×10-4的HPAM溶液1滴。将其摇匀，力度适中，静置10分钟后，观察现象。
五．数据处理
计算净化污水所用混凝剂和助凝剂的最适宜质量浓度（用mg/L表示）。

表1絮凝剂在污水处理中的作用记录表
试管编号123456混凝剂的净水作用
1
2
4
8
16
32观察并记录实验现象混浊较透亮透亮较透亮较混浊较混浊0.4ml1.7ml1.8ml1ml0.8ml0.6ml助凝剂的净水作用HPAM/滴
1滴
2滴
4滴
8滴
16滴
32滴观察并记录实验现象混浊混浊透亮较透亮混浊混浊0ml0ml0.5ml0.4ml0ml0ml助凝剂配合混凝剂作用+
HPAM
1+1滴
2+1滴
4+1滴
8+1滴
16+1滴
32+1滴观察并记录实验现象混浊较透亮透亮较混浊较混浊较混浊0.2ml1.1ml1.4ml0.8ml0.8ml0.7ml
备注每滴质量0.06g每滴、、HPAM质量0.06g、0.07g、0.08g根据以上实验现象及数据，通过计算可以得到：
单独使用混凝剂FeCl3溶液时：
最适宜的质量浓度=4*0.06*4%*1000
10\1000
=960mg/L
单独使用助凝剂HPAM溶液时：
最适宜的质量浓度=4*0.07*4*5*10*(-4)E*1000
10\1000
=14mg/L

使用混凝剂FeCl3溶液和助凝剂HPAM溶液时：
最适宜的FeCl3质量浓度=4*0.06*4%*1000
10\1000
=960mg/L

最适宜的HPAM质量浓度=1*0.07*5*10*(-4)E*1000
10\1000
=3.5mg/L

六．实验结果与讨论
1.分别说明混凝剂和助凝剂的作用机理。
答：混凝剂的作用机理是混凝剂是无机阳离子型聚合物的，如羟基铝、羟基锆等，这些无机阳离子型聚合物可在水中解离，给出多核羟桥络离子，中和固体悬浮物表面的负电性，从而处理污水沉淀物质。此外，也可用三氯化铁、三氯化铝和氧氯化锆等化学剂通过水解、络合、羟桥作用，形成多核羟桥络离子，起到羟基铝、羟基锆同样的作用，形成沉淀物质，沉淀物质起到处理污水的作用。
助凝剂的作用机理为助凝剂多是水溶性高分子。高分子的分子(或其缔合分子)可将被混凝剂聚结起来的泥沙颗粒进一步聚结，从而加快它的聚沉速度。常用的助凝剂有部分水解聚丙烯酰胺、钠羧甲基纤维素和褐藻酸钠等。

2.为何混凝剂和助凝剂都有最适宜的使用浓度？
答：混凝剂少量起到的作用有限，起到的效果不明显，然而混凝剂并非用得越多越好。因混凝剂使用浓度过高将使泥沙表面吸附过量的铁离子而带正电，致使铁的多核羟桥络离子对它失去聚沉作用。因此，混凝剂的使用应有一个最适宜的质量浓度。
助凝剂少量起到的作用有限，效果差。然而助凝剂也并非用得越多越好。因助凝剂超过一定质