水处理试验混凝Word下载.docx
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1.原水中悬:
浮粒子2.絮状沉淀物3.残留悬:
浮微粒
图3沉淀物卷扫作用机理
本次实验选择铝系絮凝剂（硫酸铝Al2（SO4）3）。
铝离子在水溶液中首先形成水合离子，也可以视为水分子作配位体的络合离子，通过水合离子的酸性离解即水解作用生成氢氧化物或羟基络离子。
然后通过羟基桥联作用，把单核络合物转化为多核羟基络合物，多核络离子可通过水解使生成物的电荷降低，羟基数增加，生成更高级的多核络合
物。
水解和羟基桥联作用的交替进行，最终生成聚合度无限大的难溶
氢氧化铝沉淀从而达到絮凝作用。
Al2（SO4）3絮凝作用化学反应方程入
下：
合物。
/OH
2AI（H2O）（OH）5[（H2O）4AI（；
AI（H7O）4]4++2H2O
OHZ
H>
O5、IOH[（H2O）4AI<
Al（AI（H2O）4]5++2H,O
OHIOH
H2Og舛（。
聊（志。
梃：
5++2H2O
多核络离子可通过水解使生成物的电荷降低，羟基数增加，生成
更高级的多核络合物
[AI2（OH）4（H2O）J5+[A13（OH）6（H2O）J4++h+
[AI4（OH）6（H2O）1£
]6+[AI4（OH）e（H£
O）10]4+2H+
水解和羟基桥联作用的交替进行，最终生成聚合度无限大的难溶氢氧化铝沉淀：
[A'
（OH）盘[AI（OH"
四、实验场地、水样水质、仪器设备及药品
实验场地：
重庆大学化学化工学院704实验室
水样水质：
污水取至嘉陵江污水排放口，水温属于常温水，浊
度>
10。
仪器设备：
1000ml量筒2个；
1000ml烧杯6个;
100ml烧杯2个；
10ml移液管2个；
2ml移液管1个；
医用针筒1根；
洗耳球1个；
光电浊度仪1台；
六联搅拌器1台。
实验药品：
AL2（SO4）3o
五、实验步骤
（1）准备6个已经清洗和用蒸馆水润洗干净的塑料瓶（1000mL）到嘉陵江大石桥水段的污水排放口取样。
（2）采样后，装瓶，迅速运送回实验室进行实验分析。
（3）将采样回的污水均匀混合，用1000mL量筒分别取6个水样至6个1000mL烧杯中，总共六组水样，依次贴好标签并在标签上一次记录1#,2#,3#,4#,5#,6#,7#。
（4）将配比浓度（C）为20g/L的AL2（SO4）3分别取出0.5、1.5、2.5、3.0、3.5、4.0mL并分别投入1#,2#,3#,4#,5#,6#,7#水样中。
（5）将配置好的水样置于六联搅拌器下（搅拌时间和程序已按说明书预先设定好）进行搅拌。
（6）絮凝实验搅拌器以500r/min的速度搅拌30s,然后用150r/min速度搅拌5min,最后以80r/min的速度搅拌10min。
（7）搅拌过程中，观察并记录矶花”形成的过程以及航花”的外观、大小、密实程度等。
（8）搅拌过程完成后，停机，静沉15min,观察并记录矶花”沉淀的过程。
（9）静止15min后，用医用针筒取出上清液，并用浊度仪测出剩余浊度，记入表1中。
（10）比较第一组6个水样的实验结果，根据6个水样所测得的剩余浊度值，以及水样絮凝沉淀时现象观察记录的分析，对最佳投药
量所在区间做出判断，缩小实验范围为3.0左右，然后，加药量取2.5、2.7、2.9、3.1、3.3、3.5mL的浓度C为20g/L的AL2（SO4）3。
重复以上实验步骤。
六、原始数据记录
絮凝剂的投放量与水样的剩余浊度的原始记录见表1,絮凝过程中
矶花形成及沉淀过程描述见表2
表1实验中各个指标的测定数据记录表
实验
编亏
絮凝剂名称
AL2（SO4）3
原水浊度
10.1（第一次）
10.1（第二次）
原水温度
19
原水PH值
6.4（第一次）
6.4（第二次）
水样
编勺
代号
1#a
2#
Xi
3#
X2
4#
X3
5#
X4
6#b
第一次
投药量
mL
mg/L
0.5
10
1.5
30
2.5
50
3.0
60
3.5
70
4.0
80
剩余浊度
沉淀后PH值
7.54
6.4
3.52
0.73
0.61
0.49
0.8
63
b
第二次
mLmg/L
2.3
46
2.4
48
2.6
52
2.7
54
2.8
56
0.59
0.55
0.63
0.64
0.71
0.82
表2实验过程的观察记录表
观察记录
小结
矶花形成及沉淀过程描述
第
一
次
1
矶花几乎没有形成
投药量在
3.0mL杠量
值的絮凝效果
较好
2
局5、6水样后出现混浊，矶花小而不密实，数量比3水
样少些，悬浮在水中，沉降慢。
3
很快出现混浊，矶花大，密实度良好，数量仅次于4水样，
沉降速度快，沉到底并堆积在一起。
4
很快出现混浊，矶花小，密实度最好，且数量最多，沉速最快。
5
局3、4水样后出现混浊，矶花小，密实度较4水样差，
数量较2水样少，沉速仅快于1水样
6
如T3、4水样后出现混浊，矶花小而密实，数量较小，沉速较4低，堆积分散。
矶花出现较慢，比较细小，形成比较快，沉淀速度较快。
各水样的絮凝效果大致相同，从表面现象比较难明确做出判断
絮凝明显，矶花大而密实，数量较多，沉速快，在底层堆积较集中。
絮凝明显，矶花大，在水面集聚较多，沉速不快，在底层堆积没2水样集中。
絮凝明显，矶花较小，数量多，分布分散，沉速较慢，堆积分散。
絮凝明显，矶花小而密实，堆积分散，沉速较慢。
帆花出现相对较慢.堆积分散.沉谏最慢。
七、数据处理及结果
图4和图5分别是第一次和第二次混凝曲线
8厂
第一次混凝曲线图
图4第一次混凝曲线图
第二次混凝曲线图
图5第二次混凝曲线图
八、结果分析和讨论
在此次水处理试验中，我们采用了AL2（SO4）3絮凝剂对污水进行了处理，对于我们所取的嘉陵江大师桥段污水排放口的水样来说，其最佳投药量为50mg/L,最佳适用范围为40mg/L~60mg/L。
而絮凝效果受以下因素影响：
（1）废水性质的影响
（2）共存杂质的种类和浓度
（3）絮凝剂的影响。
水的胶体杂质浓度、PH值、水温及共存杂质等都会不同程度地影响絮凝效果。
投药量最大时，絮凝效果并不一定是好的。
因为当铝盐投药量超过一定限度时，会产生胶体保护”作用，
使脱稳胶粒电荷变号或使胶粒被包卷而重新稳定。
而且投药量大也容易出现产生大量含水率很高的污泥的问题。
根据此次实验结果以及实验中所观察到的现象，影响絮凝效果的主要因素有：
1、水温影响
原因：
（1）絮凝剂的水解速度慢，生成的絮凝体细而松，强度小，不易沉。
（2）低温水的粘度大，颗粒沉降速度降低，而且颗粒之间碰撞机会减少，影响了絮凝效果。
改善措施：
增加絮凝剂的投量，以改善颗粒之间碰撞条件；
投加助凝剂（如活化硅酸）或粘土以增加绒体重量和强度，提高沉速。
2、水的PH值和碱度影响
（1）铝盐的水解过程中不断产生H+,从而导致水的PH值。
要使PH值保持在最佳范围以内，水中应有足够的碱性物质。
天然水中均有一定的碱度（通常是HCO3-），它对PH值有缓冲作用。
当原水碱度不足或絮凝剂投量甚高时，水的PH值将大幅度下降以至影响絮凝剂继续水解。
（2）采用三价铁盐絮凝剂时，由于Fe3+水解产物溶解度比Al3+水解产物溶解度小，且氢氧化铁并非典型的两性化合物，故铝系混凝剂适用的PH值范围较宽。
用硫酸亚铁作絮凝剂时，应首先将二价铁氧化成三价铁方可。
（3）高分子絮凝剂的絮凝效果受水的PH值影响较小因此，要投加碱剂（如石灰）以中和絮凝剂水解过程中产生的氢离子。
3、水中悬浮物浓度的影响
（1）水中悬浮物的浓度很低时，颗粒碰撞速率大大减小，絮凝效果差。
（2）水中悬浮物的浓度很高时，为使悬浮物达到吸附电中和脱稳作用，所需铝盐或铁盐絮凝剂量将相应大大增加
在投加絮凝剂的同时投加高分子助凝剂；
投加矿物颗粒（如粘土等）以增加絮凝剂水解产物的凝结中心，提高颗粒碰撞速率并增加絮凝体密度；
采用直接过滤法。
4、共存杂质的种类和浓度
共存杂质包括有利于絮凝的物质和不利于絮凝的物质。
5、絮凝剂的影响
即絮凝剂种类的选择和投药量值的确定。
九、思考题和实验注意事项
1、如何根据絮凝曲线图确定药剂的最佳投药量和最佳适用范围？
答：
根据絮凝曲线图，剩余浊度越小，污水处理的效果越好。
由
图4科确定药剂的最佳投药量为50mg/L,最佳适用范围为40mg/L-60mg/L。
2、说说絮凝剂AL2（SO4）3的特点、主要优缺点。
絮凝剂AL2（SO4）3的特点：
当PH<
3时，简单水合铝离子[Al（H2。
6）]3+可起压缩胶体双电层作用，在PH=4.5〜6.0范围内（视絮凝剂投量不同而异），主要是多核羟基配合物对负电荷胶体起电性中和作用，凝聚体比较密实；
在PH=7〜7.5范围内，电中性氢氧化铝核物
[Al（OH）3]n可起吸附架桥作用，同时也存在某些羟基配合物的电性中和作用。
天然水的PH值一般在6.5~7.8之间，铝盐的絮凝作用主要是吸附架桥和电性中和，两者以何为主，决定于铝盐投加量，当铝盐投加量超过一定限度时，会产生胶体保护”作用。
絮凝剂AL2（SO4）3的优缺点：
精制硫酸铝杂质含量小，价格较贵；
粗制硫酸铝杂质含量多，价格较低，但质量不稳定，增加了药液配制和废渣排除方面的操作麻烦。
采用固态硫酸铝的优点是运输方便，但制造过程多了浓缩和结晶工序。
如果水厂附近就有硫酸铝制造厂，最好采用液态，这样可节省浓缩、结晶的生产费用。
硫酸铝使用方便，但水温低时，硫酸铝水解较困难，形成的絮凝体比较松散，效果不及铁盐絮凝剂。
3、在絮凝实验中应注意哪些操作方法，对絮凝效果有什么影响？
在絮凝实验中应注意的操作方法及其对絮凝效果的影响如下：
1）在絮凝实验中量取水样时应先搅拌均匀，并且一次量取，以此来减少取样浓度上的误差；
2）移取药液时应尽量做到精确。
加药量在药液少时，要掺点蒸馆水摇匀，以免沾在试管上的药液过多，影响投药量的精确度；
3）在白动加药后，要有蒸馆水冲洗加药的试管两次，以确保投药量的精确，而且冲洗的速度要快，因为搅拌时间是有限定的，这一系列的程序也是有一定要求并事先已设定好的，速度快才不会影响实验的顺利进行；
4）移取烧杯中的沉淀水上清液时，要用相同的条件取上清液，不要沉下去的矶花搅拌起来，以确保所测浊度的精确性。
4.为什么投药量最大时，絮凝效果不一定好？
投入的药量应根据胶体浓度及无机金属盐水解产物的分子形态、荷电性质和荷电量等而确定。
当高分子絮凝剂投药量最大时，会产生胶体保护”作用。
胶体保护可理解为：
当全部胶粒的吸附面均被高分子覆盖以后，两胶粒接近时，就受到高分子的阻碍而不能聚集，这种阻碍来源于高分子之间的相互排斥。
排斥力可能来源于胶粒-胶
粒”之间高分子受到压缩变形而具有排斥势能，也可能由于高分子之间的电斥力（对带电高分子而言）或水化膜。
而且投药量大也容易出现产生大量含水率很高的污泥的问题。
这种污泥难于脱水，会给污泥处置带来很大困难。
所以投药量最大时，絮凝效果不一定是好的，应该根据具体废水的性质以及共存杂质的种类和浓度，通过实验，选定出适当的絮凝剂种类与投加的剂量。
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