實(shí)驗(yàn)五混凝劑——聚合硫酸鐵對污水的處理

1、華南師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)五混凝劑聚合硫酸鐵對污水的處理課程名稱：綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師：晏曉敏一、前言1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解混凝法處理水的原理。（2 ）掌握實(shí)驗(yàn)室模擬廢水處理的操作技術(shù)與儀器設(shè)備的使用。（3）學(xué)會(huì)通過色度、濁度、COD勺測定，評價(jià)水質(zhì)。2、文獻(xiàn)綜述與總結(jié)隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展和人們生活水平的提高，用水量和廢水排放量日益增加，要使有限的水資源滿足人們?nèi)找嬖鲩L的生產(chǎn)和生活需要，對排放廢水進(jìn)行有效的凈化處理和回用日趨迫切。絮凝作為重要的水處理方法或基本的單元操作之一，在水處理中占據(jù)極其重要的地位。絮凝劑的優(yōu)劣是絮凝效果及整個(gè)水處理效果的決定因素之一。在眾多的有機(jī)、無機(jī)絮凝劑中，聚合硫酸

2、鐵（PFS以其產(chǎn)生的磯花大、絮體密實(shí)、沉降快、適用pH值范圍廣、耗量少、效果好、無毒、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，倍受水處理界的青睞1。廢水的物理處理方法，又稱為機(jī)械治理法。主要用于分離廢水中的懸浮性物質(zhì)。該方法最大的優(yōu)點(diǎn)是簡單、易行、效果良好，并且十分經(jīng)濟(jì)。一方面可從廢水中回收有用的物質(zhì)，另一方面也使廢水得到了一級治理。常用的物理治理方法有： 重力分離法、離心分離法、過濾法以及蒸發(fā)結(jié)晶法等。廢水的化學(xué)處理方法的主要處理對象是廢水中溶解性或膠體性的污染物質(zhì)。它既可合污染性物質(zhì)與水分離，也能改變某些污染物質(zhì)以及有機(jī)物等，因此可達(dá)到比物理方法更高的凈化程度。特別是要從廢水中回收有用物質(zhì)時(shí)，或者廢水中含有某種有

3、毒、有害且不易被微生物降解的物質(zhì)時(shí)，采用化學(xué)治理方法最為適宜。然而，化學(xué)治理法常需采用化學(xué)藥劑或材料， 因此運(yùn)行費(fèi)用一般都比較高，操作與管理的要求也比較嚴(yán)格等。而且，在化學(xué)法的前處理或后處理過程中，通常還需配合使用物理治理方法。 其中有一種應(yīng)用最廣泛，既經(jīng)濟(jì)又方便的 處理方法一一混凝法。1、基本原理：向廢混凝法在廢水處理中，通常混凝法必須與沉淀法配合使用，故稱之為混凝沉淀法。它 可以作為初級處理的手段，也可作為二級處理或深度處理的一種工藝。水中投加某種化學(xué)藥劑（常稱之為混凝劑），使水中難以沉淀的膠體懸浮顆粒或乳狀污染物質(zhì)推動(dòng)穩(wěn)定后，由于互相碰撞以及附聚或聚合，搭拉而形成較大的顆粒或絮狀物，從而

4、更易于自然下沉或上浮而被除去?？山档蛷U水的濁度、色度，除去多種高分子物質(zhì)、有機(jī)物和某些重金屬毒物和放射性物質(zhì)等，因此在工業(yè)廢水的處理中得到廣泛應(yīng)用。2、常用的混凝劑：可分為無機(jī)有和機(jī)兩大類。（1）無機(jī)混凝劑。其應(yīng)用最廣的主要有鋁鹽，如硫酸鋁、明磯、 鋁酸鈉等；其次是鐵鹽，如硫酸亞鐵、硫酸鐵、三氯化鐵等；還有可以循環(huán)使用的混凝劑， 如碳酸鎂等。這些藥劑均可取得良好的混凝效果，可根據(jù)水質(zhì)情況選用。只是在混凝過程中，大多數(shù)會(huì)產(chǎn)生比較多的污泥。此外，還有一種無機(jī)高分子混凝劑，如聚全氯化鋁、聚合硫酸鐵，目前應(yīng)用最為廣泛，混凝效果也更好。（2）有機(jī)絮凝劑。它主要是人工合成酸聚丙烯酸鈉（陰離子型）、聚乙烯吡

5、烯鹽邙日離子型）和聚丙烯酰胺（非離子型）等高分子絮凝劑。 這類絮凝劑只需投加少量，便可獲得較佳的絮凝效果，而且污泥量也少。當(dāng)單用某種絮凝劑 不能取得良好效果時(shí)，還須投加助凝劑。助凝劑大體上也可分為二類：a、用于調(diào)節(jié)或改善混凝條件的藥劑，如石灰、氯氣等；b、用于改善絮凝體結(jié)構(gòu)的高分子助凝劑，如聚丙烯酰胺、活性硅膠、骨膠和海藻酸鈉等。有時(shí)，有機(jī)類絮凝劑與其他無機(jī)類混凝劑合用，絮凝的 效果更佳，經(jīng)濟(jì)上也更適宜。某些天然的高分子物質(zhì)，如淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)以及膠和藻 類等，本身就有混凝的作用。3_n聚合硫酸鐵（簡稱聚鐵,符號(hào)PFS）又名為羥基硫酸鐵，化學(xué)式為 ：Fe2（0H）n（S04）2。聚合硫酸鐵

6、作為一種新型無機(jī)高分子絮凝劑，水解后可產(chǎn)生多種高價(jià)和多核離子，對水中懸浮膠體顆粒進(jìn)行電性中和，降低電位，促使離子相互凝聚，同時(shí)產(chǎn)生吸附、架橋交聯(lián)等，可用于生活用水及工業(yè)用水的凈化，也可對各種工業(yè)廢水與城市污水（如食品、皮革、礦山、冶金、印染、造紙、石油加工等 ）進(jìn)行凈化，同時(shí)聚合硫酸鐵具有優(yōu)越的凈水性能，生產(chǎn)成 本低、投加量少、產(chǎn)生的磯花大、絮體密實(shí)、沉降快、適用pH值范圍廣、雜質(zhì)（濁度、COD懸浮物等）去除率高、絮團(tuán)沉降快，脫色效果好等優(yōu)點(diǎn)，倍受水處理界的青睞，已廣泛應(yīng)用 于各種工業(yè)廢水和城市污水處理 2。二、實(shí)驗(yàn)部分1實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)就是采用混凝法，向廢水中投入混凝劑聚合硫酸鐵，使水中難以沉

7、淀的膠體顆粒 能相互聚合，長大至能自然沉淀的程度， 聚合硫酸鐵的絮凝機(jī)理主要是利用它在水解過程中產(chǎn)生的多核配合物對污水中的溶膠的強(qiáng)烈吸附，通過粘結(jié)、架橋、交聯(lián)等促進(jìn)微粒聚集而產(chǎn)生絮凝，降低廢水的濁度、色度，去除多種高分子物質(zhì)、有機(jī)物、某些重金屬毒物(汞、鎘、 鉛)和放射性物質(zhì)等，還可以去除磷、硫等。評價(jià)指標(biāo)：濁度去除率=(原水的濁度-處理后廢水的濁度)/原水的濁度X 100%3。2、儀器與試劑儀器：濁度計(jì)、1000ml燒杯、100ml燒杯、玻璃棒、托盤天平、1ml移液管，洗耳球試劑：自制混凝劑聚合硫酸鐵、高嶺土3、實(shí)驗(yàn)步驟(1 )自制混凝劑聚合硫酸鐵的稀釋用移液管移取1ml自制聚合硫酸鐵，加入

8、蒸餾水9.00ml，稀釋10倍。(2 )處理高濁度廢水樣品溶液的配制。分別稱取5份0.4g高嶺土于5個(gè)1000ml燒杯中，加800ml自來水，攪拌均勻后，測原水的濁度。濁度測試以放進(jìn)濁度計(jì)的最初濁度讀數(shù)為準(zhǔn)。初步確定混凝劑的用量。用移液管移取0.5ml配制好的聚合硫酸鐵溶液緩慢滴于其中一個(gè) 高嶺土水中，并同時(shí)用玻璃棒按同一方向快速攪拌1min，再慢速攪拌10min，然后靜置10min ,用濁度計(jì)測量上清液濁度。根據(jù)上一步處理效果，再分別移取聚合硫酸鐵溶液0.1ml、0.4ml、0.8ml、1.0ml于另外四個(gè)高嶺土水燒杯中，并同時(shí)用玻璃棒按同一方向快速攪拌1min，再慢速攪拌10min，然后靜

9、置10min，用濁度計(jì)測量上清液濁度。4、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果(1)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：攪拌過程中沉淀顆粒不斷長大，并逐漸沉于燒杯底部，溶液逐漸變澄清。(2 )實(shí)驗(yàn)結(jié)果原來測得聚合硫酸鐵濃度為165g/L，稀釋10倍后變?yōu)?6.5g/L表：不同聚鐵加入量對高濁度廢水處理效果的影響(靜置10mi n)原水濁度為852NTU，最佳聚鐵投入量=16.5mg/L水樣序號(hào)移取聚鐵體積ml聚鐵量mg/L濁度濁度去除率%10.12.0630.396.4420.48.258.199.0530.510.35.299.3940.816.54.299.5151.020.610.298.80根據(jù)上面的表格，做出不同聚鐵量對高濁度廢水

10、處理效果的影響的圖象不同聚鐵量對高嶺土廢水處理效果的影IB400510152025聚鐵量mg/L三、分析與討論由實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖表可以看到，隨著藥劑投加量的增大，濁度先降低后升高。這是因?yàn)镻FS在處理體系中形成的Fe2（OH）24+、Fe4（OH）66+、Fe（OH） 2+等正電荷離子與污水中帶負(fù)電荷的膠粒發(fā)生電中和作用而使之脫穩(wěn)，同時(shí)這些帶電離子還具有專屬化學(xué)吸附、粘結(jié)架橋、卷掃絮凝和網(wǎng)捕等作用。當(dāng)投加量足夠大時(shí)，幾種作用綜合影響把污水中的污物沉淀出來，產(chǎn)生較好的去除效果。同時(shí)，影響本次濁度去除率的因素還有以下：（1）原來聚合硫酸鐵混凝劑的產(chǎn)品質(zhì)量。原來制備的聚合硫酸鐵中鐵離子的產(chǎn)率、堿化度 等直接影響本次實(shí)驗(yàn)效果。一般來說，鐵離子產(chǎn)率越大，堿化度在合理范圍內(nèi)越大，對污水處理效果會(huì)越好。（2 ）攪拌因素。本次實(shí)驗(yàn)采用人工攪拌，每個(gè)人的攪拌速度、手法等都不相同，對實(shí)驗(yàn)結(jié) 果的影響較大。剛開始時(shí)，攪拌速度越快越好，可以加速聚合硫酸鐵的水解，從而吸附沉淀 能力越強(qiáng)；在慢速攪拌時(shí)，要注意攪拌的方向，盡量同個(gè)方向，并且攪拌的半徑盡可能大寫， 攪拌速度均勻，為了防止生成吸附的顆粒解吸，產(chǎn)生副作用。（3 ）靜置時(shí)間。由于濁度計(jì)有限，并且很難精確計(jì)算靜置時(shí)間，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果也會(huì)造成一定 影響。一般來說，靜置時(shí)間越長效果越好。四、結(jié)論根據(jù)數(shù)據(jù)，聚合硫酸鐵混凝劑用量為16.5mg/