中国石油大学(华东)油田化学实验报告 实验九

实验九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。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。配合混凝剂使用，从而使它的净化效果提高、用量减少的物质叫助凝剂。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。同样，助凝剂也并非用得越多越好。因助凝剂超过一定质量浓度，就可在水中形成网状结构，反而妨碍了泥沙颗粒的聚沉。因此，助凝剂的使用也有一个最适宜的浓度。三、仪器、药品与材料1．实验仪器电子天平(感量0.001g)、具塞比色管、小滴瓶、小烧杯、温度计。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。1.单独使用混凝剂，测定实验条件下净化污水所需混凝剂的最适宜浓度。2.单独使用助凝剂，测定实验条件下助凝剂的最适宜使用浓度。3.助凝剂配合混凝剂使用，确定在助凝剂存在下混凝剂的最适宜浓度。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实验数据记录试管编号1#2#3#4#5#6#混凝剂的净水作用FeCl3的加量（滴）12481632观察并记录实验现象速度643215沉降值0.5ml0.4ml0.8ml1.3ml1.6ml0.8ml澄清度643215助凝剂的净水作用HPAM的质量分数510-5510-5510-4510-4110-2110-2HPAM的加量（滴）1248816观察并记录实验现象速度123456沉降值0.6ml0.5ml0.6ml0.7ml0.4ml0.4ml澄清度123456助凝剂配合混凝剂的净水作用FeCl3的加量（滴）12481632HPAM的质量分数及加量（滴）510-41滴510-41滴510-41滴510-41滴510-41滴510-41滴观察并记录实验现象速度652134沉降值0.5ml0.4ml0.8ml1.3ml1.6ml0.8ml澄清度653124表2实验相应浓度FeCl3的质量分数110-3110-2HPAM的质量分数510-5510-4510-2每滴FeCl3溶液质量(g)0.050.06每滴HPAM溶液质量(g)0.060.070.08最适宜浓度即为分出水最澄清的所加入试剂的浓度：（1）在混凝剂（FeCl3）的净水作用的实验中：5号试管的澄清度最大，所以其对应的浓度为最适宜浓度（2）在助凝剂（HPAM）的净水作用的实验中：1号试管的澄清度最大，所以其对应的浓度为最适宜浓度（3）助凝剂（HPAM）配合混（FeCl3）凝剂的净水作用：4号试管的澄清度最大，所以其对应的浓度为最适宜浓度六、实验结果与讨论1、分别说明混凝剂和助凝剂的作用机理。（1）混凝剂作用机理：通过水解、络合、羟桥作用，形成多核羟桥络离子，中和固体悬浮物表面的负电性，压缩双电层，从而使电位降低，使静电斥力变小，失去聚结稳定性、进而失去动力稳定性而发生絮凝，此外还有吸附架桥作用和网捕作用。（2）助凝剂作用机理：助凝剂能桥接在固体悬浮物表面上，使半径变大，从而使布朗运动减慢，而下沉速度加快，使它们迅速下沉，失去聚结稳定性和动力稳定性。它可以调节或改善混凝的条件，或改善絮凝体的结构，利用高分子助凝剂的强烈吸附架桥作用，使细小松散的絮凝体变得粗大而紧密。2、为何混凝剂和助凝剂都有最适宜的使用浓度？（1）当混凝剂使用浓度过高将使泥沙表面吸附过量的铁离子从而带正电，过多的正电又使静电斥力大于吸引力，使具有聚结稳定性，使铁的多核羟桥络离子失去聚沉作用，所以，混凝剂使用时有一个最适宜的浓度。（2）助凝剂也如此，因为助凝剂超过一定质量浓度，就可以在水中形成网状结构，反而妨碍了泥沙颗粒的聚沉，所以，助凝剂在使用中也有一个最适宜的浓度。3、若水中的悬浮物不是固体颗粒，而是小油珠，请问本实验用的絮凝剂是否有净化水的作用