（环境工程专业论文）絮凝剂磁化研究.pdf

摘要 本论文卜要分两部分： ( 1 ) 研究了用经磁化的水溶解阎体聚合氯化铝对聚合氯化钳形态分布的影响及磁化 对液体聚合氯化铝形态分嘶i 的影响，同时考察了磁化效应的重复性、稳定性及其絮凝性 能的变化。根据a 1 f e r r o n 逐时络合比色浊测定结果表明：用经磁化的水溶解i 直| 体聚合 氯化铝同用未磁化的水溶解固体氯化铝相比较，a l b 的含量增加了6 4 8 ：磁化聚合氯 化铝的a k 含量较未磁化的聚合氯化锚的a l b 提高6 。对磁化聚合氯化铝进行絮凝实验 表明，台最佳的磁化条件下( 磁化速度1 4 1 n - d s ，循环次数分则为3 、6 ) ，磁化絮凝剂的 絮凝性能明艟优j ：未磁化的聚合氯化锚，目在放置了4 个月后仍具有良好的絮凝性能， 说明磁化效应具有定的稳定性。并_ 月在此磁化条件下重新制备的磁化聚合氯化锚亦具 有良好的絮凝性能及破乳性能。 ( 2 ) 以聚合氯化铝为主要原料，存定的温度下，引入聚丙烯酰股，住加温、加压 的条件下进行熟化反应，合成m 有机一p a c 复合絮凝剂，选择出最佳1 况点。絮凝实验 绵果表明，在合成温度为6 0 。c ，搅拌速度为2 0 0 0r p m ，熟化温度为4 8 。c ，熟化压力为 0 2 ( 0 4 ) m p a ，熟化刚间为2 ( 4 ) 小时，有机物无机物( 0 a ) 一o 0 1 的条什下合成的 复含絮凝刺样品具有较好的重复性，絮凝效果优j ：聚合氯化铝。但其稳定性相对较差， 如佃增强其稳定性是进步研究的课题。在此合成条件f ，将磁化效果最好的磁化聚合 氯化铝刚聚丙烯酰胺复合，制备出磁化有机一p a c 复合絮凝剂样品，絮凝实验结果表明， 磁化有机一p a c 复合絮凝剂具柯较好的絮凝性能及破乳性能。 关键词：絮凝剂；磁化；聚合氯化铝；复合絮凝剂；a i f e r r o n 逐时络合比色法；形态分 布；破乳 t h e r ea mt w om a i n p a r t si nt h i sa r t i c l e a b s tr a c t ( o a i f e l o nt i m e dc o m p l e xc o l o r i m e t r i cm e t h o di s u s e dt os t u d yo nt h ee f f e c to ft h e s p e c i a t i o nc h a r a c t e r i s t i c sw h e n s o l i dp o l y a l u m i n u mc h l o r i d e ( p a c ) i sd i s s o l v e di nm a g n e t i z e d w a t e ra n dt h ec h a n g eo ft h es p e c i a t i o nc h a r a c t e r i s t i c sw h e nl i q u i dp o l y a l u m i n u mc h l o r i d ei s m a g n e t i z e d t h e r e s u l t ss h o wt h a tw h e ns o l i d p o l y a l u m i n m nc h l o r i d e i sd i s s o l v e di n m a g n e t i z e d w a t e r t h ec o n c e n t r a t i o no f a l bi si m p r o v e d6 4 8p e r c e n t f o rt h em a g n e t i z e dp a c t h ec o n c e n t r a t i o no f a l bi s6p e r c e n th i 曲e rt h a nt h a to f t h ep a c a tt h es a m et i m e ，t h es t a b l e ， r e p r o d u c i b i l i t ya n dt h ef l o c c u l a t i o nc h a r a c t e r i s t i c sa r es t u d i e db yj a rt e s t t h er e s u l ts h o w s t h a tm a g n e t i z a t i o nc a na f f e c tt h es p e c i a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fp a ca n di m p r o v et h ef l o c c u l a t e e f f i c i e n c y ( 2 ) u n d e r c e r t a i nt e m p e r a t u r e 。p r e s s u r ea n dh i g hs h e a rm i x i n g ，p o l y a c r y l a m i d e ( p a m ) i s a d d e di n t o p a c t h r o u g hp o l y m e t r i c a n d a g e i n gr e a c t i o n s ，t h ep o l yi n o r g a n i c o r g a n i c f l o c c u l a n ti sp r o d u c tb yp o l y m e t r i ca n da g e i n g ，a n do p t i m u mr e a c t i o nc o n d i t i o n si ss c r e e n e d t h ef l o c c u l a t ee f f i c i e n c yo ft h i sp o l y f l o c c u l a n ti sb e t t e rt h a np a c a tt h em e a n t i m e ，t h e r e p r o d u c i b i l i t yo f t h i sp o l yf l o c c u l a n ti sg o o d u n d e rt h es a m ec o n d i t i o n ，p a mi sa d d e di n t o m a g n e t i z e dp o l y a l u m i n u mc h l o r i d e ，a n d t h e p o l ym a g n e t i z e do r g a n i c p a c f l o c c u l a n ti s p r o d u c t e d t h e f l o c c u l a t e e f f i c i e n c y o ft h i s p o l y f l o c c u l a n t i s g o o d a m ti th a s g o o d e m u l s i o n b r e a k i n gc h a r a c t e r i s t i c k e y w o r d s ：f l o c c u l a n t s ，m a g n e t i z a t i o n ，p o l y a l u m i n u mc h l o r i d e ，p o l y f l o c c u l a n t ， a l f e r r o nt i m e d c o m p l e x c a l o r i m e t r i c m e t h o d ，s p e c i a t i o n c h a r a c t e r i s t i c so f p o l y a l u m i n u mc h l o r i d e ，e m u l s i o nb r e a k i n g 2 絮凝剂磁化研究 0 前言 近年来，随着工业的迅猛发展，工业废水量大幅度增加，且其种类繁多，成分也更 加复杂，如石油工业废水、造纸工业废水、采矿工业废水、化学工业废水、食品加工废 水、纺织印染工业废水等等。 工、i k 废水的处理方法很多，有生化法、离子交换法、吸附法、化学氧化法、电渗析 法、絮凝沉淀法等等。其中，絮凝沉淀法可单独或与其他处理工艺相结合，是应用最广、 成本最低、最常用的处理方法之一。 不仅足工业废水、用水的处理，目前国内外绝大多数的净水厂也都采用絮凝沉淀法 做为常规的处理工序。 絮凝沉淀法中起核心作用的是絮凝剂。絮凝剂分为无机、有机、无机一有机复合、 微生物四大类，其中无机絮凝剂由于价格低廉而得到广泛的应用。 无机絮凝剂从低分子到高分子，经历了一百多年的发展历史，其方向是从简单无机 盐絮凝剂到无机高分子絮凝剂、从无机高分子复合絮凝剂到无机同有机相组合的絮凝 剂，以及朝具备特定功能的方向发展。 无机高分子絮凝剂虽对含各种复杂成分水的处理适应性强，但是投加量大，且生成 的絮体不及有机高分子絮凝剂生成的絮体大，而有机高分子絮凝剂正好可以弥补这一缺 点。若将两者结合起来，形成无机一有机高分子复合絮凝剂，絮凝效果会更加明显。目 前无机絮凝剂和有机絮凝剂的配合使用都是同时或分步投加的，并不是合二为一的产。 品。那么如果将有机与无机絮凝剂连接起来，合成一种投加量低、絮凝速度快、絮体体 积大、沉降速度快且具有破乳功能作用的新型絮凝剂，将是解决上述问题的最佳办法。 磁场会对许多物质的理化特性产生一定的影响，目前在各领域均有研究及应用。磁 场是否会对聚合氯化铝的聚合形态的态产生影响，提高其a l 。的含量，改善其絮凝性能， 是本课题考察的内容之。另一方面，将无机高分子絮凝剂及有机高分子絮凝剂连接起 来，并且将磁化作用运用在此连接过程中，强化此复合絮凝剂的絮凝效果，提高破乳性 能，从而用于处理高乳化油含量的石油废水，是本课题研究的另一内容。 絮凝剂磁化研究 1 絮凝剂及磁化技术相关研究进展 1 1 絮凝剂的研究进展 絮凝沉淀法是水和废水处理工艺中应用最广泛、经济的方法，通常置于固液分离 设备前，与分离设备组合，起以下作用： 有效的去除原水中的悬浮物和胶体物质，降低出水浊度和b o d 5 ；混凝一般适用 于粒度在1 n m 1 0 0 u r n 的分散体系，可用在工艺流程上的不同位置上，也可以用于污泥 的调理； 有效的去除原水中的微生物、病原菌和病毒； 去除污水中的乳化油、色度、重金属离子及其他一些污染物； 混凝沉淀可去除污水中磷的9 0 9 5 ，是最便宜而高效的除磷方法g 投加混凝剂可改善水质，有利于后续处理。 絮凝剂是此处理方法的关键环节，它直接影响后续工艺的工况、出水水质和处理 成本，因而成为环境工程领域中的热点科研课题”。开发价格低廉、无毒、处理效果 优良、易于储运的絮凝剂是被当今中外学术界和企业界所高度重视的”。 絮凝剂种类繁多，按其组成可分为无机絮凝剂和有机絮凝剂两大类；按其分子量 大小、官能团性质及官能团离解后所带的电荷的性质将其进一步分为高分子、低分子、 阳离子、阴离子和非离子型絮凝剂。无机絮凝剂的发展是从简单无机盐絮凝剂到无机 高分子絮凝剂、无机高分子复合絮凝剂及无机同有机相组合式的絮凝剂，它经历了一 百多年的发展历史，尤其是2 0 世纪6 0 年代开始出现的无机高分子絮凝剂，大大的拓 宽了无机絮凝剂的应用范围。 1 1 2 。研究进展 1 1 2 1 传统的无机盐絮凝剂 传统的无机盐絮凝剂主要包括铝系歹| j 及铁系列。铝系列主要有硫酸铝、氯化铝及 明矾。硫酸铝是世界上水和废水处理中使用最早、最多的絮凝剂。自1 9 世纪末美国首 先将硫酸铝用于给水处理以来，就一直被广泛采用。但其存在着成本高、投量大、降 低出水p h 值及出水残铝含量高、易受氯离子和盐类的影响、絮体含水量高、在某些情 况下( 低温、低浊和高浊水) 净水效果不理想等不足之处。铁系列主要有硫酸亚铁、 三氯化铁，它适用于处理浓度大、碱性强的废水，絮凝作用稳定，形成絮体的速度快、 絮凝效果良好，但存在对设备及管道有较大的腐蚀作用，不能处理石油废水、处理后 出水由于含铁离子而发黄的缺点。 传统的无机低分子絮凝剂远远满足不了人们对水处理的要求，因此人们不断的研 究探索新型高效的絮凝剂。 1 1 2 2 无机高分子絮凝剂 絮凝剂磁化研究 无机高分子絮凝剂( i n o r g a n i cp o l y m e rf l o c c u l a t i o ni p f ) 是一类新型的水处理药剂， 6 0 年代后在世界| _ 二发展起来，它与传统絮凝剂相比可成倍提高效能而价格相应较低， 因而有成为主流处理药荆的趋势，被称为第二代絮凝剂。当前在日本、俄国、西欧、 中国都有相当规模的生产和应用，聚合类药剂的生产占混凝剂总量的3 0 6 0 。美国 近年也开始重视研究和生产。国外的生产已达到工业化和流程自动化、产品质量稳 定化。我国在6 0 年代开始研制和生产聚合硫酸铝，8 0 年代后又开始研制和生产聚合硫 酸铁。但是，在形态、聚合度及相应的凝聚一絮凝效果方面，无机高分子絮凝剂仍处于 传统金属盐絮凝剂与有机絮凝剂之间的位置，它的分子量和粒度大小以及絮凝剂的架 桥能力仍比有机絮凝剂差很多，而且还存在进一步水解反应而不稳定的问题。这些主 要的弱点促进了各种复合型无机高分子絮凝剂的研究和开发。在预制口f 成功后，把 助凝剂与混凝剂结合在一起制备而合并投加来简化处理厂的操作，是一个合理的发展， 或许也是复合絮凝剂研究的最早意图。复合絮凝剂有各种成分，其主要原料是铝盐、 铁盐和硅酸盐。它们预先分别羟基化后再加以混合，也可以先混合再加以羟基化聚合， 最终都是要形成羟基化的更高聚合度的无机高分子形态。在复合絮凝剂中组分的适当 配比和制备时的最佳工况应是研究的目标。无机高分子絮凝剂己逐渐形成体系( 表1 1 ) ， 有数十种专利”1 。 表1 1无机高分子絮凝荆的品种 聚合氯化铝铁( p a f c )聚合硫酸铝铁( p a f s ) 无机复合型聚合硅酸铝 ( p a s d聚合硅酸铁( p f s i ) 墨盒堡墼塑丛! 呈堂璺望墨盒堡堕塑丛! ! 塑旦 复合型无机高分子聚合絮凝剂最具有代表性的是铁铝复合，它集中了铝系列、铁 系列絮凝剂的双重优点”。铁絮凝剂原料廉价易得且凝聚沉降速度快，无残留毒性， 但水解聚合反应速度极快而不易控制；而聚合铝具有高效絮凝性能，且水解聚合速度 缓慢而易控制，但沉降速度相对较慢，因而使二者进行均匀水解共聚反应，而形成稳 定的共聚产品，可显著提高现有聚合铝、铁的混凝效果并拓宽其应用领域。聚合硫酸 氯化铝铁( p a f c s ) 就是其中之一，其中有效铝铁( a 1 2 0 3 + f e 2 0 3 ) 含量为6 5 8 5 ，产 品吸湿性小。还有含镁的铝系列絮凝剂”，这种絮凝剂有良好的除浊、除磷和降c o d 等性能，这是其它絮凝剂所不及的，它对发展生物化学领域的废水处理有着重要的意 义。含有磷酸根的聚合絮凝剂也在研究进程中”“。 聚硅硫酸铝是一类新型的无机高分子絮凝剂，是在活化硅酸( 即聚硅酸) 及铝盐 絮凝剂基础上发展起来的聚硅酸与铝盐复合产物。它同时具有电中和作用及吸附架桥 作用。该类絮凝剂的开发研制在国外始于8 0 年代末期，国内则始于9 0 年代初期，由 于该系列絮凝剂具有絮凝效果好、价格便宜、处理后水中的残铝低等优点”“，引起 了水处理界的极大关注，成为国内外无机絮凝剂研究的一个热点。 絮凝剂磁化研究 1 1 2 3 有机高分子絮凝剂 有机高分子絮凝剂在絮凝剂中占有比较重要的地位。因为有机高分子絮凝剂用量 少，絮凝速率快，受共存盐类、p h 值及温度影响小，生成污泥量少而易于处理等特点， 对节约用水、强化废水处理和回用有重要作用，故备受发达国家重视”。在我国，聚 丙烯酰胺及其衍生物类絮凝剂约占合成高分子絮凝剂总量的8 0 ，目前聚丙烯酰胺类 絮凝剂正在向超高分子和低残留量方面发展。由于絮凝剂分子量大，对水中胶体悬浮 粒子的吸附“架桥”能力强，故用量少而效果好。目前我国优质p a m 的分子量大于 1 0 0 0 万，而国外同类产品大于1 5 0 0 万。但是，这类絮凝剂价格普遍偏高，成为制约其 尽快发展的一个因素。因此开发一类价格低廉、效果好的有机高分子絮凝剂是摆在我 们面前的一个重要课题。 1 1 2 4 无机一有机复合絮凝剂 虽然无机高分子絮凝剂对各种复杂成分的水处理适应性强，但生成的絮体却不及 有机高分子絮凝剂生成的絮体大，并且投加量大，而有机高分子絮凝剂j 下好弥补这一 缺点，因而若把两者结合起来形成无机一有机高分子复合絮凝剂，絮凝效果会更加明显。 无机絮凝剂加聚丙烯酰胺( p a m ) 处n 不同浊度的水的尝试在近几年在国内科技文献中 呵以看到其应用的例子”。目前无机絮凝剂和有机絮凝剂的结合使用都是同时或分 步投加的，并不是二和为一的产品。因此如何合成出有机高分子和无机高分子连接在 一起的絮凝剂是复合絮凝剂今后的研究课题。 表1 2无机有机复合型絮凝剂的品种 1 1 3 絮凝形态学的发展 1 1 3 1 概述 混凝机理是水处理工作者关心的课题，其理论基础是建立在胶体化学的d l v o 理 论基础之上。铝盐絮凝剂中a 1 2 ( s 0 4 ) 3 、a i c l 3 等，一般被认为在絮凝过程中投加盐混凝 剂后发生了金属离子水解和聚合反应，以其水解和聚合产物与水体颗粒进行电中和脱 稳、压缩双电层、吸附架桥或粘附卷扫和沉淀物网捕作用而生成粗大絮凝体加以分离 去除，从而完成混凝过程”“2 “。由于水解反应极为迅速，传统铝盐絮凝过程中并未能 形成优势絮凝效果的形态。以往的研究表明，投加的铝盐在混凝过程中形成的水解形 态，尤其是水解聚合形态对负电荷胶体颗粒表面的专属吸附电中和脱稳是导致水体颗 粒相互聚集成粗大絮体颗粒而迅速沉降的重要先决条件”。凝聚絮凝效果在很大程 度上取决于絮凝过程絮凝剂的水解形态的分布特征。因此，了解水处理混凝过程中絮 凝剂水解形态的分布特征及其动力学稳定性，对于提高混凝效率、阐明凝聚机理、建 立定量的凝聚模式都具有重要而实际的意义。 水解与凝聚动力学表明、”1 ，在混凝过程中，絮凝剂水解反应与电中和吸附脱稳 d 絮凝剂磁化研究 作用大致是同步进行的，即在微秒或几秒的快速混合阶段内完成，因此表征发生在瞬 间发生的水解反应及形态分布将是十分困难的。问题的关键在于发展一种能够适用于 表征在此瞬间所形成的各种水解动力学分析方法。a 1 一f e l o n 逐时络合比色法已被广泛 地用来表征聚合铝溶液中水解聚合形态分布特征”7 1 ”。将a l 化合物在水溶液中的水 解聚合形念分为三类，即：( 1 ) a 1 。包括快速络合的自由离子、单体及初聚物； ( 2 ) a l 。包括慢速络合的低聚和中等聚合物：( 3 ) a 1 。包括长时间内难以络合的高聚物及溶 胶。 1 1 3 2 传统无机盐絮凝剂 以第一代无机絮凝剂的代表一硫酸铝为例进行讨论。硫酸铝a 1 2 ( s 0 4 ) 3 1 8 h 2 0 溶于 水后，电离出a l ”，并结合六个配位水分子，成为水合离子 a i ( h 2 0 ) 6 ”，水合离子进一 步水解，形成单羟基单核配合物。 a i ( h 。o ) 。 “+ h 。o a i ( 0 h ) ( h ：0 ) 。 2 + + h 。0 + 又进一步水解： a i ( 0 h ) ( h ：0 ) 。 2 、h ：01 + a l ( 0 h ) ：( h ：o ) + + h 。0 + 【a l ( 0 h ) 。( h 。0 ) 4 + + h 力 。 a l ( 0 h ) 。( h ：0 ) 。 + h 3 0 r 当p h 1 0 0 度，可少取水样，用无 浊度水稀释至5 0 m l ，混匀。) ，按绘制标准曲线的步骤测吸收光度值， 用标准浊度曲线查出水样对应的浊度。 2 3 2 聚合铝形态分布的分析方法一( a i - f e r r o n 逐时络合比色法) 2 3 2 1 合加混合比色一缓冲溶液配制( 3 7 1 t ( 1 ) 一次配制5 0 0 m l 混合比色液( p h = 5 2 左右) ，其中包括2 5 0 m 1 0 2 ( m v ) f e l o n ( 内含0 0 1 的邻非哕啉) ，1 0 0 m 1 2 0 n a a c ，l o o m l l o 的盐酸羟胺( 内含4 m l i ：i h c i ) ， 配好混合液静置4 5 天后使用，最好在一个月内用完。 ( 2 ) a l 标准溶液：准确称取2 0 0 6 7 5 9 纯铝片( 纯度为9 9 9 9 ) ，用5 0 m l l ：1h c i 溶 解，然后用去离子水稀释至2 5 0 m l ，即为o o l m o l l 的贮备液，然后取5 0 m l o o l m 0 1 l 的贮备液，用去离子水稀释至5 0 0 m l ，即为1 0 4m o l l 的a 1 3 + 标准溶液。 2 3 2 2 标准曲线绘制 分别移取f e l o n 比色液5 5 m l 至6 个比色管中，然后分别移取0 、0 5 、1 0 、1 5 、 2 0 、2 5 m l 于各比色管中，加蒸馏水稀释至2 5 m l ，上下摆动使均匀混合，然后移入l c m 比色皿- h 在3 7 0n f l l 处测吸收光度值，绘制标准曲线，见图2 3 。 絮凝剂磁化研究 0 4 0 3 蕈眦 0l 0 0l2345 f a t3 1 ( x t o5 m o t ll ) 图2 3a i f e r r o n 逐时络合比笆标准曲线 f i 口3s t a n d a r d c u r v eo fa i - f c r r o nt i m e d c o m p l e x c o l r o m e t r i cm e t h o d 2 3 2 3 形态分布测定 分别移取f e r r o n 比色液5 5 m l 于2 5 m l 比色管中，加蒸馏水稀释至2 5 m l ，用微量进 样器将样品注人比色液中，立刻计时，并迅速上下摆动使均匀混合，然后移入l c m 比色 皿中。加样1m i n ，所测得吸光度为a l 。，指聚铝在1m i n 内即与f e r r o n 反应的部分，a l b 是ir u i n 到1 2 0 m i t t 之间与f e r r o n 反应的部分，a l 。是1 2 0 r a i n 内未与f e r r o n 反应的部分。 2 3 3 氧化铝( a i ：0 。) 含量的测定 2 3 3 1 方法提要 在试样中加酸使试样解聚，加入适量的乙二胺四乙酸钠溶液，使其与铝及其他会 属离子络合，用氯化锌标准溶液滴定剩余的乙二胺四乙酸钠。再用k f 溶液解析出络 合的铝离子，用氯化锌标准溶液滴定解析出的乙二胺四乙酸钠。 2 3 3 2 试剂和材料 硝酸( g b t 6 2 6 ) 1 + 1 2 硝酸； 乙二胺四乙酸钠：( g b t 1 4 0 1 ) c ( e d t a ) 约0 0 5 m o l l 溶液； 乙酸钠缓冲溶液：称取2 7 2 9 乙酸钠( g b t6 9 3 ) 溶于水，稀释至1 0 0 0 m l ，摇匀。 氟化钾( g b t 1 2 7 1 ) ：5 0 0 9 l 溶液贮于塑料瓶中。( 约8 1 0 9 l k f 2 h 2 0 ) 硝酸银( g b t6 7 0 ) ：lg l 氯化锌：c ( z n c l 2 ) = 0 0 0 2 m o l l 标准溶液 2 3 3 3 实验步骤 称取8 啦8 5 9 液体试样或2 8 3 o g 匿体试样，准确至0 0 0 2 9 ，细水溶解全部移入 5 0 0 m l 容量瓶中，用水稀释至刻度，摇均。用移液管移取2 0 m i 置于2 5 0 m l 锥形瓶中， 加2 m l 硝酸煮沸l m i n 。冷却后加入2 0 m l 乙二胺四乙酸溶液，再用乙酸钠溶液调节p h 值约为3 ( 用精密试纸检测) ，煮沸2r a i n ，冷却后加入1 0 m l 乙酸钠溶液、2 4 滴二甲 酚橙指示液，用氯化锌滴定至溶液由淡黄色变为红色，即为终点。 加入1 0 m l 氟化钾溶液，加热至微沸，冷却，此时溶液应呈黄色，若溶液呈红色， 则滴加硝酸至溶液呈黄色，再用氯化锌标准溶液滴定，溶液颜色从淡黄色变为微红色即 为终点，纪录第二次滴定消耗的氯化锌标准溶液的体积。 4 絮凝剂磁化研究 2 3 3 4 结果分析 以质量百分数表示的氧化铝( a 1 2 0 3 ) 含量( x 1 ) 按公式( 1 ) 计算 x i 2 v c x 1 2 7 5 m ( 1 ) 式中：v 一第二次滴定消耗的氯化锌标准滴定容积的体积m 1 c 一氯化锌标准滴定溶液的实际浓度m o l l ； m 一试料的质量g 2 3 4 水中含油量的测定( 紫外分光光度法) 2 3 4 1 方法原理” 石油及其产品紫外光区有特征吸收，带有苯环的芳香族化合物，主要吸收波长为 2 5 0 2 6 0 n m 带有共轭双键的化合物主要吸收波长为2 1 5 2 3 0 n m 。一般原油的两个吸收 波长为2 5 4 及2 2 5 n m 。石油产品中，如燃料油、润滑油等的吸收峰与原油相近。因此选 择波长应根据实际情况而定，原油和重油可选2 5 4 n m ，而轻质油及炼油厂的油品可选 2 2 5 n m 。 标准油采用受污染地点的水样的石油醚萃取液。 干扰： 水样加入1 5 倍含油的苯酚，对测定结果无干扰。动、植物性油脂的干扰作用比红 外线法小。用塑料桶采集或保存水样，会引起测定结果偏低。 仪器 ( 1 ) 分光光度计( 具2 1 5 2 5 6 n m ) ，1 0 m m 石英比色皿。 ( 2 ) 1 0 0 0 m 1 分液漏斗； ( 3 ) 5 0 m l 容量瓶； ( 4 ) g 3 型2 5 m l 玻璃砂芯漏斗。 试剂： ( 1 ) 标准油：用石油醚从待测水中萃取油品，无水硫酸钠脱水后过滤，将滤液置 于6 5 5 。c 水浴上蒸出石油醚，然后置于6 5 5 恒温内赶尽残留石油醚，即得标准油 品。 ( 2 ) 标准油贮备液：准确称取标准油品o 0 0 1 9 溶于石油醚，移入1 0 0 m l 容量瓶内， 稀释至标线，贮于冰箱中。此溶液每升含油1 0 0 m g 。 ( 3 ) 标准油使用溶液：临使用前把上述标准油贮备溶液用石油醚稀释1 0 倍，此溶 液每毫升含0 1 0 m g 油。 ( 4 ) 无水硫酸钠：在3 0 0 。c 下烘1 h ，冷却后装瓶备用。 ( 5 ) 石油醚( 6 0 9 0 馏分) 脱芳烃石油醚：将6 0 1 0 0 目粗孔微球硅胶和7 0 1 2 0 目中性层析氧化铝( 在1 5 0 1 6 0 活化4 h ) ，在未完全冷却前装入内径为2 5 m m ( 其它规格也可) 高7 5 0 m m 的玻璃柱内。 下层硅胶高6 0 0 m m ，上面覆盖5 0 m m 厚的氧化铝，将6 0 9 04 c 石油醚通过此柱以脱除芳 烃。收集石油醚于细口瓶中，以水为参比，在2 2 5 n m 处测定处理过的石油醚，其透光率 絮凝剂磁化研究 不小于8 0 。 ( 6 )1 + 1 硫酸； ( 7 )氯化钠。 2 3 4 2 步骤 ( 1 ) 向7 个5 0 m l 容量瓶中，分别加入0 、2 0 0 、4 0 0 、8 0 0 、1 2 0 、2 0 0 0 和2 5 o o m l 标准油使用溶液，用石油醚( 6 0 9 0 。c ) 稀释至标线。在选定波长处，用l o m m 石英比 色皿，以石油醚为参比测定吸光度，经空白校正后，绘制标准曲线。 ( 2 ) 将已测量体积的水样，仔细移入1 0 0 0 m 1 分液漏斗中，加入1 + 1 硫酸5 m l 酸化 ( 若采样时己酸化，则不需加酸) 。加入氯化钠，其量约为水量的2 ( m v ) 。2 0 m l 石 油醚( 6 0 - 9 0 。c 馏分) 清洗采样瓶后，移入分液漏斗。充分振荡3 m i n ，静止使之分层， 将水层移入采样瓶内。 ( 3 ) 将石油醚萃取液通过5 m m 厚度无水硫酸钠的的砂芯漏斗，滤入5 0 m l 容量瓶 内。 ( 4 ) 将水层移回分液漏斗，用2 0 m l 石油醚重复萃取几次，同上操作。然后用l o m l 石油醚洗涤漏斗，其洗涤液均收集于同一容量瓶内，并用石油醚稀释至标线， ( 5 ) 在选定的波长处，用l o m m 的石英比色皿，以石油醚为参比，测定其吸光度。 ( 6 ) 取水样相同体积的水，与水样同样操作，进行空白实验测定吸光度。 ( 7 ) 由水样测得的吸光度减去空白实验的吸光度后，从校准曲线查出相应的含油 量。 计算：油( m g l ) 硇1 0 0 0 v 式中：m 一从校准曲线中查出相应油的量( m g ) ；v 一水样体积( m 1 ) 。 0 7 0 6 0 5 盈0 4 0 3 02 0 1 0 标准油校准曲线 01 02 03 04 05 0 6 0 油c ( m g 1 ) 图2 4 标准油校准曲线 f i 醇4c u r v e o fs t a n d a r do i l 絮凝剂磁化研究 3 结果与讨论 3 1 磁化对聚合氯化铝聚合形态分布的影响的实验研究 因磁场对各种物质的作用机理尚不清楚，本实验对絮凝剂的研究也属于探索性研 究，故实验中存在许多不尽人意的地方和各种难以预料的影响因素。本章仅对实验所做 各种尝试性研究作以讨论。 3 1 1 磁化水溶解固体聚合氯化铝对其形态分布的影响 将固体聚合氯化铝分别溶解于经磁化的水和未经磁化的水，用a l f e r r o n 逐时络合 比色法测定其形态分布的变化，实验结果见图3 1 。 5 0 4 0 盎3 0 篓2 0 舡 1 0 0胁m a l aa l b a l c 聚合氯化铝形态分布 图3 1 磁化水溶解聚合氯化铝对其形态分布的影响 f i g 3 1t h ea f f e c t0 1 3 t h es p e c i a t i o no f m a g n e t i z e dw a t e rd i s s o l v e dp o l y a l u m i n u mc h l o r i d e 从图3 1 可以看出，以磁化水为溶剂配制的固体聚合氯化铝溶液中铝的聚合形态发 生了改变，其中a l c 的含量减少，a i a 及a l b 的含量均有所增加，其中a l b 的含量增加了 6 4 8 。在实际应用中，我们希望聚合氯化铝中a l b 的含量占较大的比例，提高絮凝剂 的絮凝性能，也就是说，这一实验结果有很大的实际应用价值。 3 1 2 磁化对合聚合氯化铝聚合形态分布的影响的实验研究 将3 0 0 m l 液体聚合氯化铝以1 3 2 m s 的磁化速率通过磁化装置，循环次数为6 ，用 a 1 f e r r o n 逐时络含比色法测定其形态分布的改变，实验结果见图3 2 。 1 7 絮凝剂磁化研究 图3 2 磁化对聚合氯化铝形态分布的影响 f i g 3 2t h ea f f e c to f m a g n e t i z a t i o no nt h es p e c i a t i o no f p o l y a l u m i n u mc h l o r i d e 在磁化条件基本相同的条件f 制备的l # 、2 # 、3 # 磁化液体p a c ，经a 1f e r r o n 逐时 比色法测得其形态分布。从图3 2 可以看出，l # 磁化液体聚合氯化铝的a l 。的含量基本 保持不变，a l “的含量显著增加，a l 。的含量减少： 2 # 磁化液体聚合氯化铝的a 1 。的含量 略有减少，a 1 。的含量略有增加，a 1 。的含量基本保持不变；3 尊磁化液体聚合氯化铝的a 1 。 的含量减少，a l - 的含量增加，a l 。的含量略有减少。三种结果虽不相同，但基本上可确 定如下的结论：磁化对液体聚合氯化铝的a 1 。、a l 。、a 1 。的含量确有影响且这种影响是我 们所希望的，但其结果不稳定。 实验中数据存在不稳定的问题，可能的原因如下： ( 1 ) 各种不确定因素对磁化效果有不可预见的影响； ( 2 ) f e r r o n 逐时络合比色法在实验的过程中仅用微量的液体聚合氯化铝，微小的用量 偏差即会导致较大的实验误差。 如何减少各种不确定因素对实验的影响及如何减少实验方法的系统误差，是将这种 磁化效应稳定化，转化为实际应用的关键。 在现有实验条件无法减小系统误差的情况下，下阶段实验将采用具体的应用实验来 表征磁化对聚合氯化铝形态分布的影响。 3 1 3 聚合氯化铝在不同磁化条件下制备的磁化絮凝剂絮凝性能的比较 在各种不同的磁化条件下，将液体聚合氯化铝磁化，用絮凝实验对其絮凝性能进行 考察，以确定磁化条件的优劣。 3 1 3 1 1 磁化条件 在磁化速度( 即被磁化的液体通过磁化装置时的速度) 为1 8 6 m s ，循环次数为3 的磁 化条件下，制备了8 、9 撑、1 0 # 磁化液体聚合氯化铝，絮凝实验结果见图3 3 。 絮凝剂磁化研究 p a c 8 # 磁化9 # 磁化1 0 # 磁化 絮凝剂种类 图3 3 p a c 、8 # 、9 # 、1 0 # 磁化絮凝剂絮凝效果的比较 f i g 3 3c o m p a r eo nt h ef l o c c u l a t i o nr e s u l t so f p a c & 8 群，9 ，1 0 # m a g n e t i z e dp a c 注：原水水质：p h = 6 t = 1 4 。c 浊度= 3 0 n t u 投加量( a 1 2 0 3 ) = l m g l 从上述图3 3 可以看出此磁化条件对絮凝剂的絮凝性能基本没有影响，且1 0 # 磁 化絮凝剂的絮凝效果反而变差。此磁化点不是我们所需要的，可以排除此磁化点。 3 1 3 22 # 磁化条件 在磁化速度为1 8 6 m s ，循环次数为6 的磁化条件下，制备了1 l 萍、1 2 # 、1 3 # 磁化液 体聚合氯化铝，絮凝实验结果见图3 4 。 i 已1 2 曩1 ： 巢： 2 0 枣 箩梦 絮凝剂种类 图3 4p a c 、1 1 # 、1 2 # 、1 3 # 磁化絮凝剂絮凝效果的比较 f i g _ 3 4c o m p a r eo nt h ef l o c c u l a t i o nr e s u l t so f p a c 11 # ，1 2 # ，13 # m a g n e t i z e dp a c 注：原水水质：p h = 6t = 1 40 c 浊度：4 7 6 n t u 投加量( a h 0 3 ) ： 1m g l 从上述图3 4 可以看出，在相同的磁化条件下，在此磁化条件下絮凝剂的絮凝效果 波动较大，此磁化条件下的磁化效果不稳定，可以排除此磁化点。 3 1 3 3 3 # 磁化条件 在磁化速度为1 7 7 m s ，循环次数为3 的磁化条件下，制备了1 4 # 、1 5 # 、1 6 # 磁化液 体聚合氯化铝，絮凝实验结果见图3 5 。 l 5 0 5 9 5 0 9 8 j_z越嚣张熏 絮凝剂磁化研究 己 z 蜊 捌 蝶 熏 矿矿 絮凝剂种类 图3 5 p a c 、1 4 # 、1 5 # 、1 6 # 磁化絮凝剂絮凝效果的比较及原水浊度的变化 f i g 3 5 c o m p a r eo nt h ef l o c c u l a t i o nr e s u l t so f p a c 1 4 # ，1 5 # ，1 6 # m a g n e t i z e dp a c c h a n g ew i t hr o ww a t e rt u r b i d i t y 注：原水水质：p h = 6t = 1 8 c 浊度：2 3 8 n t u 投加量( a 1 2 0 3 ) ：l m g l 从图3 5 可以看出，在磁化速度为1 7 7 m s ，循环次数为3 的磁化条件下，可以取得 较好的磁化效果。因相同磁化条件制得的磁化絮凝剂的实验数据波动较小，可作为继续 考察的磁化点。 3 1 3 44 # 磁化条件 在磁化速度为1 7 7 m s ，循环次数为6 的磁化条件下，制备了1 7 # 、1 8 # 、1 9 # 磁化液 体聚合氯化铝，絮凝实验结果见图3 6 。 l： 纂； 藻0 枣矿矿矿 絮凝剂种类 图3 6 p a c 、1 7 # 、1 8 # 、1 9 # 磁化絮凝剂絮凝效果的比较 f i g 3 6c o m p a r eo nt h ef l o c c u l a t i o nr e s u l t so f p a c 1 7 # ，1 8 # ，1 9 # m a g n e t i z e dp a c 注：原水水质：p h = 6t = 1 4 浊度：1 7 1 3 n t u 投加量( a 1 2 0 3 ) ：l m g l 从图3 6 可以看出，在磁化速度为1 7 7 m s ，循环次数为6 的磁化条件下，磁化效果 己不甚明显，可排除此磁化点。 3 1 3 55 # 磁化条件 在磁化速度为1 7 7 m s ，循环次数为1 0 的磁化条件下，制备了2 0 # 、2 1 # 、2 2 # 磁化 液体聚合氯化铝，絮凝实验结果见图3 7 。 絮凝剂磁化研究 z 趟 捌 踹 藻 。 茎丝型堂些竺塞 在磁化速度为1 4 1 m s ，循环次数为6 的磁化条件下，制备了2 6 # 、2 7 # 、2 8 # 磁化液 体聚合氯化铝，絮凝实验结果见图3 9 。 皇 恺 鼎 藻 毋矿 絮凝剂种类 图3 9 p a c 、2 6 # 、2 7 # 、2 8 # 磁化絮凝剂絮凝效果的比较 f i g 3 9c o m p a r eo nt h ef l o c c u l a t i o nr e s u l t so f p a c & 2 6 # ，2 7 # ，2 8 # m a g n e t i z e dp a c ： 注：原水水质：p h 2 6 5 t = 1 4 * c 浊度：4 6 n t u 投加量( a 1 2 0 3 ) ：1m g l 从图3 9 可以看出，在磁化速度为1 4 1 m s ，循环次数为6 的磁化条件下，磁化效 果较稳定，可作为进一步考察的磁化点。 3 1 3 8 8 # 磁化条件 在磁化速度为1 4 1 m s ，循环次数为1 0 的磁化条件下，制备了2 6 # 、2 7 # 、2 8 # 磁化 液体聚合氯化铝，絮凝实验结果见图3 1 0 。 。 絮凝翻种类 。 图3 1 0 p a c 、2 9 # 、3 0 # 、3 1 # 磁化絮凝剂絮凝效果的比较 f i g 3 1 0 c o m p a r eo nt h ef l o c c u l a t i o nr e s u l t so f p a c & 2 9 # ，3 0 # ，3 1 # m a g n e t i z e dp a c 注：原水水质：p h = 6 5t = 1 4 c 浊度：4 6 n t u 投加虽( a i ，o ，) ：1m g l 从图3 1 0 可以看出，在磁化速度为1 4 1 m s ，循环次数为1 0 的磁化条件下，磁化对 絮凝剂的絮凝效果产生了负面的影响。 3 1 3 9 小结 【1皇避羁垛熏 絮凝剂磁化研究 综上所述，在磁化速度为1 7 7 m s 及1 4 1 m s 的情况下，磁化对絮凝剂的絮凝效果 会产生较好的影响。但实验数据同时也说明，增加磁化循环的次数在一定程度上可以改 善磁化效应，但当增加到一定程度时，则会产生负作用。但所有的数据都间接的证明了 磁化会对聚合氯化铝的形态分布产生一定的影响。 因此从上述磁化产品中，根据絮凝实验的结果，选择出5 个产品：1 5 # 、2 4 # 、2 5 # 、 2 6 # 、2 8 # ，进一步考察其絮凝性能及磁化效应的稳定性。 3 1 4 磁化聚合氯化铝稳定性的考察 对絮凝效果较好的1 5 # 、2 4 # 、2 5 # 、2 6 # 、2 8 # 磁化聚合氯化铝在放置了二个月及四 个的时间后，对不同浊度、温度及p h 值的条件下，进行絮凝实验，考察磁化絮凝剂的 稳定性。 3 1 4 1 絮凝实验对稳定性的考察数据及讨论 ( 1 ) 在中温、中浊，p h 值分别为6 、7 、8 的水质条件下，磁化絮凝剂的投加量分 别为l m g l 、2 m g l 、4 m g l 时，对1 5 、2 4 # 、2 5 # 、2 6 # 、2 8 # 磁化聚合氯化铝进行絮凝 实验，结果见图3 1 1 、3 1 2 、3 1 3 。 图3 1 1p a c 、1 5 # 、2 4 # 、2 5 # 、2 6 # 、2 8 # 磁化絮凝剂絮凝性能( 1 ) f i g 3 1 1c o m p a r e o n t h e f l o c c u l a t i o nr e s u l t s o f p a c 1 5 # ，2 4 # ，2 5 # ，2 6 # ，2 8 # m a g n e t i z e d p a c ( 1 ) 絮凝剂磁化研究 幽3 1 2p a c 、1 5 # 、2 4 # 、2 5 # 、2 6 # 、2 8 # 磁化絮凝荆絮凝性能( 2 ) f i g 3 1 2 c o m p a r eo n t