混凝沉淀实验

混凝沉淀实验Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment第1页，共27页，2023年，2月20日，星期一一、实验目的(1)学会求得最佳混凝条件(包括投药量、pH值)的基本方法；(2)加深对混凝机理的理解；(3)观察混凝实验现象。第2页，共27页，2023年，2月20日，星期一Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment分散在水中的胶体颗粒带有电荷，同时在布朗运动及其表面水化膜作用下，长期处于稳定分散状态，不能用自然沉淀法去除，致使水中这种含浊状态稳定。向水中投加混凝剂后，由于（1）能降低颗粒间的排斥能峰，降低胶粒的ζ电位，实现胶粒“脱稳”，（2）同时也能发生高聚物式高分子混凝剂的吸附架桥作用，（3）网捕作用，从而达到颗粒的凝聚，最终沉淀从水中分离出来。由于各种原水有很大差别，混凝效果不尽相同，混凝剂的混凝效果不仅取决于混凝剂投加量，同时还取决于水的pH值、水流速度梯度等因素。二．实验原理第3页，共27页，2023年，2月20日，星期一Al3++6H2O

[Al(H2O)6]3+[Al(H2O)6]3+[Al(OH)(H2O)5]2++H+

[Al(OH)(H2O)5]2+

[Al(OH)2(H2O)4]++H+[Al(OH)2(H2O)4]+Al(OH)3+3H2O+H+Al(OH)3沉淀对胶粒进行网捕第4页，共27页，2023年，2月20日，星期一整个过程经历三个阶段：混合，絮凝和沉淀１．混合胶体脱稳

混合时间Ｔ：10~30s，最多不超过２min

速度梯度Ｇ：500~1000s-1２．絮凝生成矾花

保证足够的絮凝时间

Ｇ：10~75s-1３．沉淀矾花与水分离

停止搅拌，静置第5页，共27页，2023年，2月20日，星期一三、实验仪器及试剂1、仪器（1）1000ml量筒2个（2）1000ml烧杯6个（3）10ml移液管5个（4）光电式浊度仪（5）六联电动搅拌器（6）pH计2、试剂（1）硫酸铝Al2（SO4）3·18H2O：10g/L（2）盐酸HCl：10%（3）氢氧化钠NaOH：10%第6页，共27页，2023年，2月20日，星期一四．实验步骤（一）、确定最佳投药量1．自配原水（高岭土),浊度为50-70NTU，确定原水特征，即测定原水水样混浊度、pH值、温度。2．用6个1000mL的烧杯，分别放入1000mL原水，置实验搅拌机平台上。3．启动搅拌机，先中速运转数分钟，然后快速运转，稳定后再1—6号烧杯中分别加入3、6、9、12、15、18ml的硫酸铝混凝剂。快速搅拌半分钟、转速约300r/min。第7页，共27页，2023年，2月20日，星期一Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment4．中速搅拌5分钟，转速约120r/min；慢速搅拌10分钟、转速约80r/min。5．关闭搅拌机、抬起搅拌桨、静止沉淀15分钟，取上清液用浊度仪测定浊度，(每杯水样测定三次)，记入表1中。第8页，共27页，2023年，2月20日，星期一

表1最佳投加量实验记录表原水浊度原水温度原水pH混凝剂Al2(SO4)3水样编号１２３４５６混凝剂投加量369121518

矾化形成时间水样剩余浊度第9页，共27页，2023年，2月20日，星期一最佳混凝剂投加量浊度混凝剂投加量第10页，共27页，2023年，2月20日，星期一(二)最佳pH值实验步骤1．取6个1000mL烧杯分别放入1000mL原水，置于实验搅拌机平台上。2．确定原水特征，测定原水浑浊度、pH值，温度．本实验所用原水和最佳投药量实验时相同。3．调整原水pH值，用移液管依次向1号、2号、3号装有水样的烧杯中分别加入1.5、1.0、0.5mL10％浓度的盐酸。依次向5号、6号装有水样的烧杯中分别加入0.5、1.0mL10％浓度的氢氧化钠。该步骤也可采用变化pH值的方法，即调整1号烧杯水样使其pH值等于3，其它水样的pH值(从1号烧杯开始)依次增加一个pH值单位。第11页，共27页，2023年，2月20日，星期一Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment4．启动搅拌机，快速搅拌半分钟，转速约300r/min。随后从各烧杯中分别取出50mL水样放入三角烧杯，用pH仪测定各水样pH值记入表1-2中。5．用移液管向各烧杯中加入相同剂量的混凝剂．(投加剂量按照最佳投药量实验中得出的最佳投药量而确定)．6．启动搅拌机，快速搅拌半分钟，转速约300r/min：中速搅拌5分钟，转速约120r/min慢速搅拌10分钟，转速约80r/min。7．关闭搅拌机，静置15分钟，取上清液(用浊度仪测定浊度，记入表2中。第12页，共27页，2023年，2月20日，星期一表2最佳pH值实验记录表原水浊度原水温度混凝剂混凝剂投加量水样编号１２３４５６HCl投加量NaOH投加量水样pH值456789矾花形成时间剩余浊度第13页，共27页，2023年，2月20日，星期一最佳pH范围浊度pH第14页，共27页，2023年，2月20日，星期一注意事项整个实验采用同一水样，取水样时搅拌均匀，一次量取要充分冲洗加药杯，以免药剂沾在加药杯上太多，影响投药量的精确度3.取上清液时，要在相同的条件下取。第15页，共27页，2023年，2月20日，星期一六．思考题１．简述影响混凝效果的几个主要因素。２．为什么投药量大时，混凝效果不一定好?3.希望今后通过课外阅读和参观了解工业实际混凝沉淀装置的运行情况。第16页，共27页，2023年，2月20日，星期一Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment实验三氯化铁和聚铁混凝效果的对比

混凝剂：氯化铁（1%）、聚合硫酸铁（1%）pH:7-8，混凝剂投加量：3、6、9、12、15、18实验过程：同实验二第17页，共27页，2023年，2月20日，星期一Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment实验四水中有机物对除浊的影响混凝剂：硫酸铝原水：1.高岭土2.高岭土+腐植酸（要求原水浊度相同)pH:6.5-7.5投药量：3、6、9、12、15、18实验过程同实验二第18页，共27页，2023年，2月20日，星期一Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment实验五聚合氯化铝絮凝剂的制备一、实验目的掌握实验室制备聚合氯化铝的方法第19页，共27页，2023年，2月20日，星期一Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment二、实验原理在现代用水和废水处理混凝技术中,铝盐是应用最广泛的无机盐类混凝剂。聚合铝作为一类性能优于普通铝盐的混凝剂,自20世纪60年代开始应用于水处理中,并在20世纪70年代中后期得到水处理界的普遍肯定,至20世纪80年代达到研究和应用的鼎盛时期。第20页，共27页，2023年，2月20日，星期一Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment聚合氯化铝简称PAC,其化学通式为[Al2(OH)n

Cl6-n

]m(1≤n≤5,m≤10),是一种新型高效无机高分子絮凝剂。PAC具有混凝能力强,用量少,净化性能高,适应力强等特点,净化效果是传统净水剂硫酸铝的3～5倍。PAC是介于AlCl3和Al(OH)3之间的中间水解产物,常温下有固体(白色)和液体(无色)两种形态。固体产品具有吸附活性高、澄清泥少、时间短、适应pH值范围宽、不需助凝剂和不受水温影响等优点。PAC现已被广泛用于净水处理和工业废水的处理。还可用于制革的鞣软剂、造纸的施胶剂、印染的漂染剂、精密铸造的硬化剂、耐火材料的粘结剂等第21页，共27页，2023年，2月20日，星期一Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment国内外制备PAC的传统生产工艺中,按所用原料的不同,大致可分为金属铝(包括铝灰、铝渣)法、活性氢氧化铝法、三氧化铝(包括铝矾土、煤矸石等)法等。传统PAC合成工艺及所得聚铝产品分别有其优缺点。如采用铝矾矿和铝灰法虽一步合成且成本低,但由于原料杂质含量高,导致聚铝产品含杂质较多,降低了产品的品位,限制了使用范围;氢氧化铝酸解法一般采用两种酸(硫酸和盐酸),对设备腐蚀大,产品中SO42-含量高;加压法和电解法能耗大,对设备要求高,操作条件苛刻。第22页，共27页，2023年，2月20日，星期一Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment硫酸铝法是目前开发出的一种生产PAC的新工艺,所用原料为硫酸铝、氯化钙和氧化钙。生产过程可分三步进行:首先为硫酸铝与氯化钙的沉淀反应;其次再加入氧化钙来调节溶液的pH值,进而起到控制盐基度的目的;最后将溶液过滤,滤液进行熟化,即可得到液体PAC.随着社会的发展和人们生活水平的提高,PAC的用途和用量正日益扩大。因此,对其合成工艺进行研究是十分必要的。第23页，共27页，2023年，2月20日，星期一Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatmentAl2(SO4)3+3CaCl2=3CaSO4+2AlCl3熟化反应Al(OH)2Cl -Al2(OH)4Cl2-[Al2(OH)5Cl]2-[Al2(OH)4Cl2]3⋯-[Al2(OH)n

Cl6-n

]m.

第24页，共27页，2023年，2月20日，星期一Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment三、实验原料十八水合硫酸铝[Al2(SO4)3·18H2O,分析纯];无水氯化钙(分析纯),氧化钙(化学纯)。第25页，共27页