（環(huán)境工程專業(yè)論文）絮凝劑磁化研究.pdf

摘要 本論文卜要分兩部分： ( 1 ) 研究了用經磁化的水溶解閻體聚合氯化鋁對聚合氯化鉗形態(tài)分布的影響及磁化 對液體聚合氯化鋁形態(tài)分嘶i 的影響，同時考察了磁化效應的重復性、穩(wěn)定性及其絮凝性 能的變化。根據a 1 f e r r o n 逐時絡合比色濁測定結果表明：用經磁化的水溶解i 直| 體聚合 氯化鋁同用未磁化的水溶解固體氯化鋁相比較，a l b 的含量增加了6 4 8 ：磁化聚合氯 化鋁的a k 含量較未磁化的聚合氯化錨的a l b 提高6 。對磁化聚合氯化鋁進行絮凝實驗 表明，臺最佳的磁化條件下( 磁化速度1 4 1 n - d s ，循環(huán)次數分則為3 、6 ) ，磁化絮凝劑的 絮凝性能明艟優(yōu)j ：未磁化的聚合氯化錨，目在放置了4 個月后仍具有良好的絮凝性能， 說明磁化效應具有定的穩(wěn)定性。并_ 月在此磁化條件下重新制備的磁化聚合氯化錨亦具 有良好的絮凝性能及破乳性能。 ( 2 ) 以聚合氯化鋁為主要原料，存定的溫度下，引入聚丙烯酰股，住加溫、加壓 的條件下進行熟化反應，合成m 有機一p a c 復合絮凝劑，選擇出最佳1 況點。絮凝實驗 綿果表明，在合成溫度為6 0 。c ，攪拌速度為2 0 0 0r p m ，熟化溫度為4 8 。c ，熟化壓力為 0 2 ( 0 4 ) m p a ，熟化剛間為2 ( 4 ) 小時，有機物無機物( 0 a ) 一o 0 1 的條什下合成的 復含絮凝刺樣品具有較好的重復性，絮凝效果優(yōu)j ：聚合氯化鋁。但其穩(wěn)定性相對較差， 如佃增強其穩(wěn)定性是進步研究的課題。在此合成條件f ，將磁化效果最好的磁化聚合 氯化鋁剛聚丙烯酰胺復合，制備出磁化有機一p a c 復合絮凝劑樣品，絮凝實驗結果表明， 磁化有機一p a c 復合絮凝劑具柯較好的絮凝性能及破乳性能。 關鍵詞：絮凝劑；磁化；聚合氯化鋁；復合絮凝劑；a i f e r r o n 逐時絡合比色法；形態(tài)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 絮凝劑磁化研究 0 前言 近年來，隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，工業(yè)廢水量大幅度增加，且其種類繁多，成分也更 加復雜，如石油工業(yè)廢水、造紙工業(yè)廢水、采礦工業(yè)廢水、化學工業(yè)廢水、食品加工廢 水、紡織印染工業(yè)廢水等等。 工、i k 廢水的處理方法很多，有生化法、離子交換法、吸附法、化學氧化法、電滲析 法、絮凝沉淀法等等。其中，絮凝沉淀法可單獨或與其他處理工藝相結合，是應用最廣、 成本最低、最常用的處理方法之一。 不僅足工業(yè)廢水、用水的處理，目前國內外絕大多數的凈水廠也都采用絮凝沉淀法 做為常規(guī)的處理工序。 絮凝沉淀法中起核心作用的是絮凝劑。絮凝劑分為無機、有機、無機一有機復合、 微生物四大類，其中無機絮凝劑由于價格低廉而得到廣泛的應用。 無機絮凝劑從低分子到高分子，經歷了一百多年的發(fā)展歷史，其方向是從簡單無機 鹽絮凝劑到無機高分子絮凝劑、從無機高分子復合絮凝劑到無機同有機相組合的絮凝 劑，以及朝具備特定功能的方向發(fā)展。 無機高分子絮凝劑雖對含各種復雜成分水的處理適應性強，但是投加量大，且生成 的絮體不及有機高分子絮凝劑生成的絮體大，而有機高分子絮凝劑正好可以彌補這一缺 點。若將兩者結合起來，形成無機一有機高分子復合絮凝劑，絮凝效果會更加明顯。目 前無機絮凝劑和有機絮凝劑的配合使用都是同時或分步投加的，并不是合二為一的產。 品。那么如果將有機與無機絮凝劑連接起來，合成一種投加量低、絮凝速度快、絮體體 積大、沉降速度快且具有破乳功能作用的新型絮凝劑，將是解決上述問題的最佳辦法。 磁場會對許多物質的理化特性產生一定的影響，目前在各領域均有研究及應用。磁 場是否會對聚合氯化鋁的聚合形態(tài)的態(tài)產生影響，提高其a l 。的含量，改善其絮凝性能， 是本課題考察的內容之。另一方面，將無機高分子絮凝劑及有機高分子絮凝劑連接起 來，并且將磁化作用運用在此連接過程中，強化此復合絮凝劑的絮凝效果，提高破乳性 能，從而用于處理高乳化油含量的石油廢水，是本課題研究的另一內容。 絮凝劑磁化研究 1 絮凝劑及磁化技術相關研究進展 1 1 絮凝劑的研究進展 絮凝沉淀法是水和廢水處理工藝中應用最廣泛、經濟的方法，通常置于固液分離 設備前，與分離設備組合，起以下作用： 有效的去除原水中的懸浮物和膠體物質，降低出水濁度和b o d 5 ；混凝一般適用 于粒度在1 n m 1 0 0 u r n 的分散體系，可用在工藝流程上的不同位置上，也可以用于污泥 的調理； 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、重金屬離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 投加混凝劑可改善水質，有利于后續(xù)處理。 絮凝劑是此處理方法的關鍵環(huán)節(jié)，它直接影響后續(xù)工藝的工況、出水水質和處理 成本，因而成為環(huán)境工程領域中的熱點科研課題”。開發(fā)價格低廉、無毒、處理效果 優(yōu)良、易于儲運的絮凝劑是被當今中外學術界和企業(yè)界所高度重視的”。 絮凝劑種類繁多，按其組成可分為無機絮凝劑和有機絮凝劑兩大類；按其分子量 大小、官能團性質及官能團離解后所帶的電荷的性質將其進一步分為高分子、低分子、 陽離子、陰離子和非離子型絮凝劑。無機絮凝劑的發(fā)展是從簡單無機鹽絮凝劑到無機 高分子絮凝劑、無機高分子復合絮凝劑及無機同有機相組合式的絮凝劑，它經歷了一 百多年的發(fā)展歷史，尤其是2 0 世紀6 0 年代開始出現的無機高分子絮凝劑，大大的拓 寬了無機絮凝劑的應用范圍。 1 1 2 。研究進展 1 1 2 1 傳統的無機鹽絮凝劑 傳統的無機鹽絮凝劑主要包括鋁系歹| j 及鐵系列。鋁系列主要有硫酸鋁、氯化鋁及 明礬。硫酸鋁是世界上水和廢水處理中使用最早、最多的絮凝劑。自1 9 世紀末美國首 先將硫酸鋁用于給水處理以來，就一直被廣泛采用。但其存在著成本高、投量大、降 低出水p h 值及出水殘鋁含量高、易受氯離子和鹽類的影響、絮體含水量高、在某些情 況下( 低溫、低濁和高濁水) 凈水效果不理想等不足之處。鐵系列主要有硫酸亞鐵、 三氯化鐵，它適用于處理濃度大、堿性強的廢水，絮凝作用穩(wěn)定，形成絮體的速度快、 絮凝效果良好，但存在對設備及管道有較大的腐蝕作用，不能處理石油廢水、處理后 出水由于含鐵離子而發(fā)黃的缺點。 傳統的無機低分子絮凝劑遠遠滿足不了人們對水處理的要求，因此人們不斷的研 究探索新型高效的絮凝劑。 1 1 2 2 無機高分子絮凝劑 絮凝劑磁化研究 無機高分子絮凝劑( 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 ) 是一類新型的水處理藥劑， 6 0 年代后在世界| _ 二發(fā)展起來，它與傳統絮凝劑相比可成倍提高效能而價格相應較低， 因而有成為主流處理藥荊的趨勢，被稱為第二代絮凝劑。當前在日本、俄國、西歐、 中國都有相當規(guī)模的生產和應用，聚合類藥劑的生產占混凝劑總量的3 0 6 0 。美國 近年也開始重視研究和生產。國外的生產已達到工業(yè)化和流程自動化、產品質量穩(wěn) 定化。我國在6 0 年代開始研制和生產聚合硫酸鋁，8 0 年代后又開始研制和生產聚合硫 酸鐵。但是，在形態(tài)、聚合度及相應的凝聚一絮凝效果方面，無機高分子絮凝劑仍處于 傳統金屬鹽絮凝劑與有機絮凝劑之間的位置，它的分子量和粒度大小以及絮凝劑的架 橋能力仍比有機絮凝劑差很多，而且還存在進一步水解反應而不穩(wěn)定的問題。這些主 要的弱點促進了各種復合型無機高分子絮凝劑的研究和開發(fā)。在預制口f 成功后，把 助凝劑與混凝劑結合在一起制備而合并投加來簡化處理廠的操作，是一個合理的發(fā)展， 或許也是復合絮凝劑研究的最早意圖。復合絮凝劑有各種成分，其主要原料是鋁鹽、 鐵鹽和硅酸鹽。它們預先分別羥基化后再加以混合，也可以先混合再加以羥基化聚合， 最終都是要形成羥基化的更高聚合度的無機高分子形態(tài)。在復合絮凝劑中組分的適當 配比和制備時的最佳工況應是研究的目標。無機高分子絮凝劑己逐漸形成體系( 表1 1 ) ， 有數十種專利”1 。 表1 1無機高分子絮凝荊的品種 聚合氯化鋁鐵( p a f c )聚合硫酸鋁鐵( p a f s ) 無機復合型聚合硅酸鋁 ( p a s d聚合硅酸鐵( p f s i ) 墨盒堡墼塑叢! 呈堂璺望墨盒堡墮塑叢! ! 塑旦 復合型無機高分子聚合絮凝劑最具有代表性的是鐵鋁復合，它集中了鋁系列、鐵 系列絮凝劑的雙重優(yōu)點”。鐵絮凝劑原料廉價易得且凝聚沉降速度快，無殘留毒性， 但水解聚合反應速度極快而不易控制；而聚合鋁具有高效絮凝性能，且水解聚合速度 緩慢而易控制，但沉降速度相對較慢，因而使二者進行均勻水解共聚反應，而形成穩(wěn) 定的共聚產品，可顯著提高現有聚合鋁、鐵的混凝效果并拓寬其應用領域。聚合硫酸 氯化鋁鐵( p a f c s ) 就是其中之一，其中有效鋁鐵( a 1 2 0 3 + f e 2 0 3 ) 含量為6 5 8 5 ，產 品吸濕性小。還有含鎂的鋁系列絮凝劑”，這種絮凝劑有良好的除濁、除磷和降c o d 等性能，這是其它絮凝劑所不及的，它對發(fā)展生物化學領域的廢水處理有著重要的意 義。含有磷酸根的聚合絮凝劑也在研究進程中”“。 聚硅硫酸鋁是一類新型的無機高分子絮凝劑，是在活化硅酸( 即聚硅酸) 及鋁鹽 絮凝劑基礎上發(fā)展起來的聚硅酸與鋁鹽復合產物。它同時具有電中和作用及吸附架橋 作用。該類絮凝劑的開發(fā)研制在國外始于8 0 年代末期，國內則始于9 0 年代初期，由 于該系列絮凝劑具有絮凝效果好、價格便宜、處理后水中的殘鋁低等優(yōu)點”“，引起 了水處理界的極大關注，成為國內外無機絮凝劑研究的一個熱點。 絮凝劑磁化研究 1 1 2 3 有機高分子絮凝劑 有機高分子絮凝劑在絮凝劑中占有比較重要的地位。因為有機高分子絮凝劑用量 少，絮凝速率快，受共存鹽類、p h 值及溫度影響小，生成污泥量少而易于處理等特點， 對節(jié)約用水、強化廢水處理和回用有重要作用，故備受發(fā)達國家重視”。在我國，聚 丙烯酰胺及其衍生物類絮凝劑約占合成高分子絮凝劑總量的8 0 ，目前聚丙烯酰胺類 絮凝劑正在向超高分子和低殘留量方面發(fā)展。由于絮凝劑分子量大，對水中膠體懸浮 粒子的吸附“架橋”能力強，故用量少而效果好。目前我國優(yōu)質p a m 的分子量大于 1 0 0 0 萬，而國外同類產品大于1 5 0 0 萬。但是，這類絮凝劑價格普遍偏高，成為制約其 盡快發(fā)展的一個因素。因此開發(fā)一類價格低廉、效果好的有機高分子絮凝劑是擺在我 們面前的一個重要課題。 1 1 2 4 無機一有機復合絮凝劑 雖然無機高分子絮凝劑對各種復雜成分的水處理適應性強，但生成的絮體卻不及 有機高分子絮凝劑生成的絮體大，并且投加量大，而有機高分子絮凝劑j 下好彌補這一 缺點，因而若把兩者結合起來形成無機一有機高分子復合絮凝劑，絮凝效果會更加明顯。 無機絮凝劑加聚丙烯酰胺( p a m ) 處n 不同濁度的水的嘗試在近幾年在國內科技文獻中 呵以看到其應用的例子”。目前無機絮凝劑和有機絮凝劑的結合使用都是同時或分 步投加的，并不是二和為一的產品。因此如何合成出有機高分子和無機高分子連接在 一起的絮凝劑是復合絮凝劑今后的研究課題。 表1 2無機有機復合型絮凝劑的品種 1 1 3 絮凝形態(tài)學的發(fā)展 1 1 3 1 概述 混凝機理是水處理工作者關心的課題，其理論基礎是建立在膠體化學的d l v o 理 論基礎之上。鋁鹽絮凝劑中a 1 2 ( s 0 4 ) 3 、a i c l 3 等，一般被認為在絮凝過程中投加鹽混凝 劑后發(fā)生了金屬離子水解和聚合反應，以其水解和聚合產物與水體顆粒進行電中和脫 穩(wěn)、壓縮雙電層、吸附架橋或粘附卷掃和沉淀物網捕作用而生成粗大絮凝體加以分離 去除，從而完成混凝過程”“2 “。由于水解反應極為迅速，傳統鋁鹽絮凝過程中并未能 形成優(yōu)勢絮凝效果的形態(tài)。以往的研究表明，投加的鋁鹽在混凝過程中形成的水解形 態(tài)，尤其是水解聚合形態(tài)對負電荷膠體顆粒表面的專屬吸附電中和脫穩(wěn)是導致水體顆 粒相互聚集成粗大絮體顆粒而迅速沉降的重要先決條件”。凝聚絮凝效果在很大程 度上取決于絮凝過程絮凝劑的水解形態(tài)的分布特征。因此，了解水處理混凝過程中絮 凝劑水解形態(tài)的分布特征及其動力學穩(wěn)定性，對于提高混凝效率、闡明凝聚機理、建 立定量的凝聚模式都具有重要而實際的意義。 水解與凝聚動力學表明、”1 ，在混凝過程中，絮凝劑水解反應與電中和吸附脫穩(wěn) d 絮凝劑磁化研究 作用大致是同步進行的，即在微秒或幾秒的快速混合階段內完成，因此表征發(fā)生在瞬 間發(fā)生的水解反應及形態(tài)分布將是十分困難的。問題的關鍵在于發(fā)展一種能夠適用于 表征在此瞬間所形成的各種水解動力學分析方法。a 1 一f e l o n 逐時絡合比色法已被廣泛 地用來表征聚合鋁溶液中水解聚合形態(tài)分布特征”7 1 ”。將a l 化合物在水溶液中的水 解聚合形念分為三類，即：( 1 ) a 1 。包括快速絡合的自由離子、單體及初聚物； ( 2 ) a l 。包括慢速絡合的低聚和中等聚合物：( 3 ) a 1 。包括長時間內難以絡合的高聚物及溶 膠。 1 1 3 2 傳統無機鹽絮凝劑 以第一代無機絮凝劑的代表一硫酸鋁為例進行討論。硫酸鋁a 1 2 ( s 0 4 ) 3 1 8 h 2 0 溶于 水后，電離出a l ”，并結合六個配位水分子，成為水合離子 a i ( h 2 0 ) 6 ”，水合離子進一 步水解，形成單羥基單核配合物。 a i ( h 。o ) 。 “+ h 。o a i ( 0 h ) ( h ：0 ) 。 2 + + h 。0 + 又進一步水解： 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 當p h 1 0 0 度，可少取水樣，用無 濁度水稀釋至5 0 m l ，混勻。) ，按繪制標準曲線的步驟測吸收光度值， 用標準濁度曲線查出水樣對應的濁度。 2 3 2 聚合鋁形態(tài)分布的分析方法一( a i - f e r r o n 逐時絡合比色法) 2 3 2 1 合加混合比色一緩沖溶液配制( 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 ( 內含0 0 1 的鄰非噦啉) ，1 0 0 m 1 2 0 n a a c ，l o o m l l o 的鹽酸羥胺( 內含4 m l i ：i h c i ) ， 配好混合液靜置4 5 天后使用，最好在一個月內用完。 ( 2 ) a l 標準溶液：準確稱取2 0 0 6 7 5 9 純鋁片( 純度為9 9 9 9 ) ，用5 0 m l l ：1h c i 溶 解，然后用去離子水稀釋至2 5 0 m l ，即為o o l m o l l 的貯備液，然后取5 0 m l o o l m 0 1 l 的貯備液，用去離子水稀釋至5 0 0 m l ，即為1 0 4m o l l 的a 1 3 + 標準溶液。 2 3 2 2 標準曲線繪制 分別移取f e l o n 比色液5 5 m l 至6 個比色管中，然后分別移取0 、0 5 、1 0 、1 5 、 2 0 、2 5 m l 于各比色管中，加蒸餾水稀釋至2 5 m l ，上下擺動使均勻混合，然后移入l c m 比色皿- h 在3 7 0n f l l 處測吸收光度值，繪制標準曲線，見圖2 3 。 絮凝劑磁化研究 0 4 0 3 蕈眥 0l 0 0l2345 f a t3 1 ( x t o5 m o t ll ) 圖2 3a i f e r r o n 逐時絡合比笆標準曲線 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 形態(tài)分布測定 分別移取f e r r o n 比色液5 5 m l 于2 5 m l 比色管中，加蒸餾水稀釋至2 5 m l ，用微量進 樣器將樣品注人比色液中，立刻計時，并迅速上下擺動使均勻混合，然后移入l c m 比色 皿中。加樣1m i n ，所測得吸光度為a l 。，指聚鋁在1m i n 內即與f e r r o n 反應的部分，a l b 是ir u i n 到1 2 0 m i t t 之間與f e r r o n 反應的部分，a l 。是1 2 0 r a i n 內未與f e r r o n 反應的部分。 2 3 3 氧化鋁( a i ：0 。) 含量的測定 2 3 3 1 方法提要 在試樣中加酸使試樣解聚，加入適量的乙二胺四乙酸鈉溶液，使其與鋁及其他會 屬離子絡合，用氯化鋅標準溶液滴定剩余的乙二胺四乙酸鈉。再用k f 溶液解析出絡 合的鋁離子，用氯化鋅標準溶液滴定解析出的乙二胺四乙酸鈉。 2 3 3 2 試劑和材料 硝酸( g b t 6 2 6 ) 1 + 1 2 硝酸； 乙二胺四乙酸鈉：( g b t 1 4 0 1 ) c ( e d t a ) 約0 0 5 m o l l 溶液； 乙酸鈉緩沖溶液：稱取2 7 2 9 乙酸鈉( g b t6 9 3 ) 溶于水，稀釋至1 0 0 0 m l ，搖勻。 氟化鉀( g b t 1 2 7 1 ) ：5 0 0 9 l 溶液貯于塑料瓶中。( 約8 1 0 9 l k f 2 h 2 0 ) 硝酸銀( g b t6 7 0 ) ：lg l 氯化鋅：c ( z n c l 2 ) = 0 0 0 2 m o l l 標準溶液 2 3 3 3 實驗步驟 稱取8 啦8 5 9 液體試樣或2 8 3 o g 匿體試樣，準確至0 0 0 2 9 ，細水溶解全部移入 5 0 0 m l 容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖均。用移液管移取2 0 m i 置于2 5 0 m l 錐形瓶中， 加2 m l 硝酸煮沸l(wèi) m i n 。冷卻后加入2 0 m l 乙二胺四乙酸溶液，再用乙酸鈉溶液調節(jié)p h 值約為3 ( 用精密試紙檢測) ，煮沸2r a i n ，冷卻后加入1 0 m l 乙酸鈉溶液、2 4 滴二甲 酚橙指示液，用氯化鋅滴定至溶液由淡黃色變?yōu)榧t色，即為終點。 加入1 0 m l 氟化鉀溶液，加熱至微沸，冷卻，此時溶液應呈黃色，若溶液呈紅色， 則滴加硝酸至溶液呈黃色，再用氯化鋅標準溶液滴定，溶液顏色從淡黃色變?yōu)槲⒓t色即 為終點，紀錄第二次滴定消耗的氯化鋅標準溶液的體積。 4 絮凝劑磁化研究 2 3 3 4 結果分析 以質量百分數表示的氧化鋁( a 1 2 0 3 ) 含量( x 1 ) 按公式( 1 ) 計算 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鋅標準滴定容積的體積m 1 c 一氯化鋅標準滴定溶液的實際濃度m o l l ； m 一試料的質量g 2 3 4 水中含油量的測定( 紫外分光光度法) 2 3 4 1 方法原理” 石油及其產品紫外光區(qū)有特征吸收，帶有苯環(huán)的芳香族化合物，主要吸收波長為 2 5 0 2 6 0 n m 帶有共軛雙鍵的化合物主要吸收波長為2 1 5 2 3 0 n m 。一般原油的兩個吸收 波長為2 5 4 及2 2 5 n m 。石油產品中，如燃料油、潤滑油等的吸收峰與原油相近。因此選 擇波長應根據實際情況而定，原油和重油可選2 5 4 n m ，而輕質油及煉油廠的油品可選 2 2 5 n m 。 標準油采用受污染地點的水樣的石油醚萃取液。 干擾： 水樣加入1 5 倍含油的苯酚，對測定結果無干擾。動、植物性油脂的干擾作用比紅 外線法小。用塑料桶采集或保存水樣，會引起測定結果偏低。 儀器 ( 1 ) 分光光度計( 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。 試劑： ( 1 ) 標準油：用石油醚從待測水中萃取油品，無水硫酸鈉脫水后過濾，將濾液置 于6 5 5 。c 水浴上蒸出石油醚，然后置于6 5 5 恒溫內趕盡殘留石油醚，即得標準油 品。 ( 2 ) 標準油貯備液：準確稱取標準油品o 0 0 1 9 溶于石油醚，移入1 0 0 m l 容量瓶內， 稀釋至標線，貯于冰箱中。此溶液每升含油1 0 0 m g 。 ( 3 ) 標準油使用溶液：臨使用前把上述標準油貯備溶液用石油醚稀釋1 0 倍，此溶 液每毫升含0 1 0 m g 油。 ( 4 ) 無水硫酸鈉：在3 0 0 。c 下烘1 h ，冷卻后裝瓶備用。 ( 5 ) 石油醚( 6 0 9 0 餾分) 脫芳烴石油醚：將6 0 1 0 0 目粗孔微球硅膠和7 0 1 2 0 目中性層析氧化鋁( 在1 5 0 1 6 0 活化4 h ) ，在未完全冷卻前裝入內徑為2 5 m m ( 其它規(guī)格也可) 高7 5 0 m m 的玻璃柱內。 下層硅膠高6 0 0 m m ，上面覆蓋5 0 m m 厚的氧化鋁，將6 0 9 04 c 石油醚通過此柱以脫除芳 烴。收集石油醚于細口瓶中，以水為參比，在2 2 5 n m 處測定處理過的石油醚，其透光率 絮凝劑磁化研究 不小于8 0 。 ( 6 )1 + 1 硫酸； ( 7 )氯化鈉。 2 3 4 2 步驟 ( 1 ) 向7 個5 0 m l 容量瓶中，分別加入0 、2 0 0 、4 0 0 、8 0 0 、1 2 0 、2 0 0 0 和2 5 o o m l 標準油使用溶液，用石油醚( 6 0 9 0 。c ) 稀釋至標線。在選定波長處，用l o m m 石英比 色皿，以石油醚為參比測定吸光度，經空白校正后，繪制標準曲線。 ( 2 ) 將已測量體積的水樣，仔細移入1 0 0 0 m 1 分液漏斗中，加入1 + 1 硫酸5 m l 酸化 ( 若采樣時己酸化，則不需加酸) 。加入氯化鈉，其量約為水量的2 ( m v ) 。2 0 m l 石 油醚( 6 0 - 9 0 。c 餾分) 清洗采樣瓶后，移入分液漏斗。充分振蕩3 m i n ，靜止使之分層， 將水層移入采樣瓶內。 ( 3 ) 將石油醚萃取液通過5 m m 厚度無水硫酸鈉的的砂芯漏斗，濾入5 0 m l 容量瓶 內。 ( 4 ) 將水層移回分液漏斗，用2 0 m l 石油醚重復萃取幾次，同上操作。然后用l o m l 石油醚洗滌漏斗，其洗滌液均收集于同一容量瓶內，并用石油醚稀釋至標線， ( 5 ) 在選定的波長處，用l o m m 的石英比色皿，以石油醚為參比，測定其吸光度。 ( 6 ) 取水樣相同體積的水，與水樣同樣操作，進行空白實驗測定吸光度。 ( 7 ) 由水樣測得的吸光度減去空白實驗的吸光度后，從校準曲線查出相應的含油 量。 計算：油( m g l ) 硇1 0 0 0 v 式中：m 一從校準曲線中查出相應油的量( m g ) ；v 一水樣體積( m 1 ) 。 0 7 0 6 0 5 盈0 4 0 3 02 0 1 0 標準油校準曲線 01 02 03 04 05 0 6 0 油c ( m g 1 ) 圖2 4 標準油校準曲線 f i 醇4c u r v e o fs t a n d a r do i l 絮凝劑磁化研究 3 結果與討論 3 1 磁化對聚合氯化鋁聚合形態(tài)分布的影響的實驗研究 因磁場對各種物質的作用機理尚不清楚，本實驗對絮凝劑的研究也屬于探索性研 究，故實驗中存在許多不盡人意的地方和各種難以預料的影響因素。本章僅對實驗所做 各種嘗試性研究作以討論。 3 1 1 磁化水溶解固體聚合氯化鋁對其形態(tài)分布的影響 將固體聚合氯化鋁分別溶解于經磁化的水和未經磁化的水，用a l f e r r o n 逐時絡合 比色法測定其形態(tài)分布的變化，實驗結果見圖3 1 。 5 0 4 0 盎3 0 簍2 0 舡 1 0 0脅m a l aa l b a l c 聚合氯化鋁形態(tài)分布 圖3 1 磁化水溶解聚合氯化鋁對其形態(tài)分布的影響 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 從圖3 1 可以看出，以磁化水為溶劑配制的固體聚合氯化鋁溶液中鋁的聚合形態(tài)發(fā) 生了改變，其中a l c 的含量減少，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 。在實際應用中，我們希望聚合氯化鋁中a l b 的含量占較大的比例，提高絮凝劑 的絮凝性能，也就是說，這一實驗結果有很大的實際應用價值。 3 1 2 磁化對合聚合氯化鋁聚合形態(tài)分布的影響的實驗研究 將3 0 0 m l 液體聚合氯化鋁以1 3 2 m s 的磁化速率通過磁化裝置，循環(huán)次數為6 ，用 a 1 f e r r o n 逐時絡含比色法測定其形態(tài)分布的改變，實驗結果見圖3 2 。 1 7 絮凝劑磁化研究 圖3 2 磁化對聚合氯化鋁形態(tài)分布的影響 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 在磁化條件基本相同的條件f 制備的l # 、2 # 、3 # 磁化液體p a c ，經a 1f e r r o n 逐時 比色法測得其形態(tài)分布。從圖3 2 可以看出，l # 磁化液體聚合氯化鋁的a l 。的含量基本 保持不變，a l “的含量顯著增加，a l 。的含量減少： 2 # 磁化液體聚合氯化鋁的a 1 。的含量 略有減少，a 1 。的含量略有增加，a 1 。的含量基本保持不變；3 尊磁化液體聚合氯化鋁的a 1 。 的含量減少，a l - 的含量增加，a l 。的含量略有減少。三種結果雖不相同，但基本上可確 定如下的結論：磁化對液體聚合氯化鋁的a 1 。、a l 。、a 1 。的含量確有影響且這種影響是我 們所希望的，但其結果不穩(wěn)定。 實驗中數據存在不穩(wěn)定的問題，可能的原因如下： ( 1 ) 各種不確定因素對磁化效果有不可預見的影響； ( 2 ) f e r r o n 逐時絡合比色法在實驗的過程中僅用微量的液體聚合氯化鋁，微小的用量 偏差即會導致較大的實驗誤差。 如何減少各種不確定因素對實驗的影響及如何減少實驗方法的系統誤差，是將這種 磁化效應穩(wěn)定化，轉化為實際應用的關鍵。 在現有實驗條件無法減小系統誤差的情況下，下階段實驗將采用具體的應用實驗來 表征磁化對聚合氯化鋁形態(tài)分布的影響。 3 1 3 聚合氯化鋁在不同磁化條件下制備的磁化絮凝劑絮凝性能的比較 在各種不同的磁化條件下，將液體聚合氯化鋁磁化，用絮凝實驗對其絮凝性能進行 考察，以確定磁化條件的優(yōu)劣。 3 1 3 1 1 磁化條件 在磁化速度( 即被磁化的液體通過磁化裝置時的速度) 為1 8 6 m s ，循環(huán)次數為3 的磁 化條件下，制備了8 、9 撐、1 0 # 磁化液體聚合氯化鋁，絮凝實驗結果見圖3 3 。 絮凝劑磁化研究 p a c 8 # 磁化9 # 磁化1 0 # 磁化 絮凝劑種類 圖3 3 p a c 、8 # 、9 # 、1 0 # 磁化絮凝劑絮凝效果的比較 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：原水水質：p h = 6 t = 1 4 。c 濁度= 3 0 n t u 投加量( a 1 2 0 3 ) = l m g l 從上述圖3 3 可以看出此磁化條件對絮凝劑的絮凝性能基本沒有影響，且1 0 # 磁 化絮凝劑的絮凝效果反而變差。此磁化點不是我們所需要的，可以排除此磁化點。 3 1 3 22 # 磁化條件 在磁化速度為1 8 6 m s ，循環(huán)次數為6 的磁化條件下，制備了1 l 萍、1 2 # 、1 3 # 磁化液 體聚合氯化鋁，絮凝實驗結果見圖3 4 。 i 已1 2 曩1 ： 巢： 2 0 棗 籮夢 絮凝劑種類 圖3 4p a c 、1 1 # 、1 2 # 、1 3 # 磁化絮凝劑絮凝效果的比較 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：原水水質：p h = 6t = 1 40 c 濁度：4 7 6 n t u 投加量( a h 0 3 ) ： 1m g l 從上述圖3 4 可以看出，在相同的磁化條件下，在此磁化條件下絮凝劑的絮凝效果 波動較大，此磁化條件下的磁化效果不穩(wěn)定，可以排除此磁化點。 3 1 3 3 3 # 磁化條件 在磁化速度為1 7 7 m s ，循環(huán)次數為3 的磁化條件下，制備了1 4 # 、1 5 # 、1 6 # 磁化液 體聚合氯化鋁，絮凝實驗結果見圖3 5 。 l 5 0 5 9 5 0 9 8 j_z越囂張熏 絮凝劑磁化研究 己 z 蜊 捌 蝶 熏 礦礦 絮凝劑種類 圖3 5 p a c 、1 4 # 、1 5 # 、1 6 # 磁化絮凝劑絮凝效果的比較及原水濁度的變化 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：原水水質：p h = 6t = 1 8 c 濁度：2 3 8 n t u 投加量( a 1 2 0 3 ) ：l m g l 從圖3 5 可以看出，在磁化速度為1 7 7 m s ，循環(huán)次數為3 的磁化條件下，可以取得 較好的磁化效果。因相同磁化條件制得的磁化絮凝劑的實驗數據波動較小，可作為繼續(xù) 考察的磁化點。 3 1 3 44 # 磁化條件 在磁化速度為1 7 7 m s ，循環(huán)次數為6 的磁化條件下，制備了1 7 # 、1 8 # 、1 9 # 磁化液 體聚合氯化鋁，絮凝實驗結果見圖3 6 。 l： 纂； 藻0 棗礦礦礦 絮凝劑種類 圖3 6 p a c 、1 7 # 、1 8 # 、1 9 # 磁化絮凝劑絮凝效果的比較 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：原水水質：p h = 6t = 1 4 濁度：1 7 1 3 n t u 投加量( a 1 2 0 3 ) ：l m g l 從圖3 6 可以看出，在磁化速度為1 7 7 m s ，循環(huán)次數為6 的磁化條件下，磁化效果 己不甚明顯，可排除此磁化點。 3 1 3 55 # 磁化條件 在磁化速度為1 7 7 m s ，循環(huán)次數為1 0 的磁化條件下，制備了2 0 # 、2 1 # 、2 2 # 磁化 液體聚合氯化鋁，絮凝實驗結果見圖3 7 。 絮凝劑磁化研究 z 趟 捌 踹 藻 。 莖絲型堂些竺塞 在磁化速度為1 4 1 m s ，循環(huán)次數為6 的磁化條件下，制備了2 6 # 、2 7 # 、2 8 # 磁化液 體聚合氯化鋁，絮凝實驗結果見圖3 9 。 皇 愷 鼎 藻 毋礦 絮凝劑種類 圖3 9 p a c 、2 6 # 、2 7 # 、2 8 # 磁化絮凝劑絮凝效果的比較 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：原水水質：p h 2 6 5 t = 1 4 * c 濁度：4 6 n t u 投加量( a 1 2 0 3 ) ：1m g l 從圖3 9 可以看出，在磁化速度為1 4 1 m s ，循環(huán)次數為6 的磁化條件下，磁化效 果較穩(wěn)定，可作為進一步考察的磁化點。 3 1 3 8 8 # 磁化條件 在磁化速度為1 4 1 m s ，循環(huán)次數為1 0 的磁化條件下，制備了2 6 # 、2 7 # 、2 8 # 磁化 液體聚合氯化鋁，絮凝實驗結果見圖3 1 0 。 。 絮凝翻種類 。 圖3 1 0 p a c 、2 9 # 、3 0 # 、3 1 # 磁化絮凝劑絮凝效果的比較 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：原水水質：p h = 6 5t = 1 4 c 濁度：4 6 n t u 投加雖( a i ，o ，) ：1m g l 從圖3 1 0 可以看出，在磁化速度為1 4 1 m s ，循環(huán)次數為1 0 的磁化條件下，磁化對 絮凝劑的絮凝效果產生了負面的影響。 3 1 3 9 小結 【1皇避羈垛熏 絮凝劑磁化研究 綜上所述，在磁化速度為1 7 7 m s 及1 4 1 m s 的情況下，磁化對絮凝劑的絮凝效果 會產生較好的影響。但實驗數據同時也說明，增加磁化循環(huán)的次數在一定程度上可以改 善磁化效應，但當增加到一定程度時，則會產生負作用。但所有的數據都間接的證明了 磁化會對聚合氯化鋁的形態(tài)分布產生一定的影響。 因此從上述磁化產品中，根據絮凝實驗的結果，選擇出5 個產品：1 5 # 、2 4 # 、2 5 # 、 2 6 # 、2 8 # ，進一步考察其絮凝性能及磁化效應的穩(wěn)定性。 3 1 4 磁化聚合氯化鋁穩(wěn)定性的考察 對絮凝效果較好的1 5 # 、2 4 # 、2 5 # 、2 6 # 、2 8 # 磁化聚合氯化鋁在放置了二個月及四 個的時間后，對不同濁度、溫度及p h 值的條件下，進行絮凝實驗，考察磁化絮凝劑的 穩(wěn)定性。 3 1 4 1 絮凝實驗對穩(wěn)定性的考察數據及討論 ( 1 ) 在中溫、中濁，p h 值分別為6 、7 、8 的水質條件下，磁化絮凝劑的投加量分 別為l m g l 、2 m g l 、4 m g l 時，對1 5 、2 4 # 、2 5 # 、2 6 # 、2 8 # 磁化聚合氯化鋁進行絮凝 實驗，結果見圖3 1 1 、3 1 2 、3 1 3 。 圖3 1 1p a c 、1 5 # 、2 4 # 、2 5 # 、2 6 # 、2 8 # 磁化絮凝劑絮凝性能( 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 ) 絮凝劑磁化研究 幽3 1 2p a c 、1 5 # 、2 4 # 、2 5 # 、2 6 # 、2 8 # 磁化絮凝荊絮凝性能( 2 ) f i g 3 1 2 c o m p a r eo n t