氯化对黄河水性能的影响

氯化对黄河水性能的影响

1新型水处理技术电、磁处理技术可以有效破坏现有的水污染稳定结构，加速污染物的下落。其沉降过程中能耗低、易于操作、无二次污染、成本低,从而成为一项新型的水处理技术。常规水处理技术中絮凝剂聚合硫酸铁因其水解产物形式多样,粒径较大,絮凝性能优良,得到广泛运用。本次实验将电磁技术与常规混凝技术进行了高效结合,研制了三相交流变频电磁处理装置,通过改变其运行参数,以黄河水出水浑浊度和CODCr值为指标,研究了电压、电流、频率以及磁化时间对聚合硫酸铁混凝机理及水解效果的影响。2实验2.1消解仪、ug7-1磁力加热除尘器仪器:MY3000-6型智能混凝试验搅拌仪,WGZ-200型浊度计,COD-571化学需氧测定仪,COD-571-1型消解仪,CJJ78-1磁力加热搅拌器。试剂:分析纯聚合硫酸铁(PFS)(AR),浓硫酸(AR),重铬酸钾(AR),分析纯硫酸汞(AR),硫酸银(AR),邻苯二甲酸氢钾(AR)。实验用水为黄河水,水样pH值为7.8,温度为21℃,初始浊度为500NTU,CODr值为70mg/L。2.2交变电磁发生装置实验装置如图1所示,利用变频器作为可调电源,连接三个一样的横截面积为0.009m2、高度为15cm电磁线圈,组成可调节的交变电磁发生装置。2.3混凝剂的制备配制2%的PFS溶解液,取其中一部分溶液,放入磁化装置中,进行磁化实验。混凝实验初期,分别向6个盛有1000mL黄河水的量杯中加入不同量的PFS溶解液进行混凝实验。设置转速300r/min,100r/min,30r/min,搅拌完毕后静置沉淀20min,取液面下3cm处的水样进行出水浑浊度和CODCr值的测定。通过正交试验L9(34)得出影响因子的主次关系:加药量>频率>电压>电流>磁化时间;:较优工艺参数为电压100V、电流0.7A、频率150Hz、磁化时间60s。3结果与分析3.1投加量对处理效果的影响分别取磁化前后的聚合硫酸铁溶解液2mL、3mL、4mL、5mL、6mL、7mL置于装有1000mL黄河水的量杯中进行混凝实验。二者的出水浑浊度和CODCr值随投药量的变化如图2所示。由图2可知,在其他条件为一定值、同等投药量时,常规组的出水浑浊度和出水CODCr值随着投加量增加持续递减至7mL,分别为3.18NTU、35mg/L;磁化组先减小,在投加4mL时达到最低,分别为0.75NTU、24mg/L,总体值比常规组的分别降低了76%、32%,之后反而上升,这是由于磁化聚合硫酸铁的有效利用率提高,在水中的水解产物增多至过量,水中带负电的杂质颗粒表面吸附了过多的正离子,从而电性逆变,重新稳定。磁化组的混凝效果明显优于常规组,其原因是电磁场场能转变成了溶解液中粒子的内能,致使粒子的排斥势能和动能增加,排斥势能的增加引起了粒子稳定分散于水体中且Zeta电位升高、压缩双电层电性中和作用提高,动能的增加引起粒子定向运动加剧、消弱重力特性且不易聚沉、进而水解效应增强。因此,磁化处理不仅提高了PFS的压缩双电层作用,也加剧了水解性能,在提高混凝效果的同时,也降低了投药量。3.2影响混凝剂用量的因素设定频率为250Hz、电流0.8A、磁化时间为60s,将PFS溶解液放入磁化装置中进行磁化。磁化完毕后,取4mL投入混凝试验,其出水浑浊度和CODCr值随电压的变化如图3所示。由图3知,在其他因素为一定值、随着电压的增加,出水浑浊度和CODCr值均先减小后增大,在100V时达到最小值,分别为0.51NTU、38mg/L。这是因为电压增大引起交变电磁场强度增强,PFS溶解液中水解产物粒子的内能增加,Zeta电位升高,压缩双电层电性中和作用增强,混凝效果明显提高;在100V之后,电压的继续增大会引起阻抗变大,交变电磁场强度减弱,PFS溶解液中新生成水解产物的获得的场能也减小,内能增加幅度减小,Zeta电位也略有降低,压缩双电层电性中和作用减弱,出水浑浊度和CODCr值增大。3.3cb-bs-mspfs溶解液中感应电流的影响电流的变化对粒子外层电子的分布有明显的影响,设定电压100V、频率250Hz、磁化时间60s时,对PFS溶解液进行磁化。完毕后,取4mL投入混凝试验,其出水浑浊度和CODCr值随电流的变化如图4。由图4可知,在0~0.7A范围内,感应电流的影响占主导,PFS溶解液中水解产物粒子外层的电子发生能级跃迁,离子的稳定性提高,彼此间不易发生聚集而沉淀,致使电离强度增大,水解产物增多,絮凝作用增强,出水浑浊度和CODCr值降低,在0.7A时达到最低,分别为0.37NTU、34mg/L;在0.7~1.3A范围内,感抗的影响作用提高,导致电磁场作用减弱,产生的场能达不到水解产物粒子外层电子发生最大能级跃迁所需的能量,因此,粒子的稳定性下降,水解性能减弱,水解产物减少,出水浑浊度和CODCr值增大。3.4同粒剂频率对纳米颗粒和污染物颗粒分散的影响频率对粒子的谐振有明显的影响。设定电压为100V、电流为0.8A、磁化时间为60s时,对PFS溶解液进行磁化。完毕后,取4mL投入混凝试验,其出水浑浊度和CODCr值随频率的变化如图5所示。由图5可知,在50~250Hz时,随着频率的增加,粒子的谐振动增强,同种粒子的排斥性增大且定向运动加剧,与杂质颗粒的单位接触面积增大、具有较强的粘结能力,吸附架桥能力增强,吸附更多的杂质颗粒,出水浑浊度和CODCr值降低,在150Hz时达到最佳,分别为0.27NTU、21mg/L;在250~400Hz时,粒子的谐振动剧烈,重力特性减弱,粒子较稳定地分散于水体中,产生更多的水解产物离子,致使电荷密度增大的同时又增强了Zeta电位,压缩双电层和电性中和作用增强,出水浑浊度和CODCr值在300Hz时达到最低,分别为0.31NTU、30mg/L。3.5预处理时间对水解产物的影响设定电压为100V、电流为0.8A、频率为250Hz,将PFS溶解液进行磁化。完毕后,投入混凝试验,其出水浑浊度和CODCr值随磁化时间的变化如图6所示。由图6可知,在0~60s时,随着磁化时间的延长,溶液中粒子的布朗运动被破坏,粒子定向运动剧烈,消弱了重力特性而不易聚沉,稳定性增加从而水解性能提高,水解产物增多,出水浑浊度和CODCr值呈降低趋势,在60s时达到最低,分别为0.45NTU、33mg/L;在60~180s内,粒子彼此间碰撞加剧,消耗的能量越来越高,导致粒子的重力特性明显并发生聚沉,水解产物减少,出水浑浊度和CODCr值呈升高趋势。4反渗透双电层电性(1)PFS溶解液经电压100V、电流强度0.7A、频率150Hz和300Hz、磁化时间60s处理时,其出水浑浊度和CODCr值比常规条件