絮凝剂在污水处理中的应用

中国石油大学油田化学实验报告
实验日期：2014.12.16 成绩：
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同组者：
实验九絮凝剂在污水处理中的应用
一. 实验目的
1. 观察絮凝剂(即混凝剂与助凝剂)净化水的现象，了解絮凝剂在污水处理中的作用机理和使用性质。

2. 掌握一种寻找絮凝剂最适宜质量浓度的方法。

二. 实验原理
水的净化可使用各种絮凝剂。

在絮凝剂中，能使水中泥沙聚沉的物质叫混凝剂。

常用的混凝剂主要有无机阳离子型聚合物，如羟基铝、羟基锆等，这些无机阳离子型聚合物可在水中解离，给出多核羟桥络离子，中和固体悬浮物表面的负电性。

此外，也可用三氯化铁、三氯化铝和氧氯化锆等化学剂通过水解、络合、羟桥作用，形成多核羟桥络离子，起到羟基铝、羟基锆同样的作用。

混凝剂并非用得越多越好。

因混凝剂使用浓度过高将使泥沙表面吸附过量的铁离子而带正电，致使铁的多核羟桥络离子对它失去聚沉作用。

因此，混凝剂的使用应有一个最适宜的质量浓度。

配合混凝剂使用，从而使它的净化效果提高、用量减少的物质叫助凝剂。

助凝剂多是水溶性高分子。

高分子的分子(或其缔合分子)可将被混凝剂聚结起来的泥沙颗粒进一步聚结，从而加快它的聚沉速度。

常用的助凝剂有部分水解聚丙烯酰胺、钠羧甲基纤维素和褐藻酸钠等。

同样，助凝剂也并非用得越多越好。

因助凝剂超过一定质量浓度，就可在水中形成网状结构，反而妨碍了泥沙颗粒的聚沉。

因此，助凝剂的使用也有一个最适宜的浓度。

三. 仪器、药品与材料
1. 实验仪器
电子天平(感量0.001g)、具塞比色管、小滴瓶、小烧杯、温度计。

2. 药品与材料
三氯化铁(化学纯)、部分水解聚丙烯酰胺(工业品)。

污水(在1L水中加入60g高岭土，高速搅拌20min后，在室温下密闭养护24h)。

四. 实验内容设计
实验过程中用目视比色法观察絮凝剂的净水现象和作用效果，以表格形式记录实验现象和实验数据。

1. 单独使用混凝剂，测定实验条件下净化污水所需混凝剂的最适宜浓度。

2. 单独使用助凝剂，测定实验条件下助凝剂的最适宜使用浓度。

3. 助凝剂配合混凝剂使用，确定在助凝剂存在下混凝剂的最适宜浓度。

五. 数据处理
1．实验原始数据记录如表一：
备注：1×102-的FeCl
3 a=0.06g/滴
3
3Fecl
的
10
1-
⨯ b=0.05g/滴
5×105-的HPAM c=0.06g/滴 5×104-的HPAM d=0.07g/滴
1×102-的HPAM e=0.08g/滴
2.计算净化污水所用混凝剂和助凝剂的最适宜质量浓度（用mg/L表示）。

试管中污水的体积 V=10 ml=0.01 L
1.单独使用混凝剂，测定实验条件下净化污水所需混凝剂的最适宜浓度为
C1=4×a×1000×1×102-/V=2.4×102 mg/L
2. 单独使用助凝剂，测定实验条件下助凝剂的最适宜使用浓度。

C2=4×d×1000×5×104-/V=14 mg/L
3. 助凝剂配合混凝剂使用，确定在助凝剂存在下混凝剂的最适宜浓度。

对于混凝剂C3=16×a×1000×1×102-/V=9.6×102mg/L
六. 实验结果与讨论
1. 分别说明混凝剂和助凝剂的作用机理。

答：混凝剂是指能中和固体悬浮物表面负电性的化学剂，如羟基铝，它可在水中解离，给出多核羟桥络离子，中和固体悬浮物表面的负电性。

助凝剂是指能桥接在固体悬浮物表面上，使它们迅速下沉的化学剂。

高分子的分子(或其缔合分子)可将被混凝剂聚结起来的泥沙颗粒进一步聚结，从而加快它的聚沉速度。

2. 为何混凝剂和助凝剂都有最适宜的使用浓度？
答：混凝剂并非用得越多越好。

因混凝剂使用浓度过高将使泥沙表面吸附过量的铁离子而带正电，致使铁的多核羟桥络离子对它失去聚沉作用。

因此，混凝剂的使用应有一个最适宜的质量浓度。

同样，助凝剂也并非用得越多越好。

因助凝剂超过一定质量浓度，就可在水中形成网状结构，反而妨碍了泥沙颗粒的聚沉。

因此，助凝剂的使用也有一个最适宜浓度。

3. 若水中的悬浮物不是固体颗粒，而是小油珠，请问本实验用的絮凝剂是否有净化水
的作用?
答：若为小油珠，本实验用的絮凝剂仍有净化水的作用。

油珠表面由于吸附了阴离子表面活性物质（如羧酸盐型表面活性物质），形成扩散双电层。

而混凝剂中含无机阳离子型聚合物（如羟基铝），这样就可以破坏油珠表面的阴离子，从而达到除油的效果。

七. 实验总结
通过本次实验，我了解了絮凝剂在污水处理中的作用机理以及如何正确使用和选择合适浓度的絮凝剂，加深了我对课本知识的认识和了解。

实验过程中老师也给予了我们耐心的指导和讲解，非常感谢老师！。