混凝沉淀实验
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Al2 ( SO4 ) 3 + 3CaCl2 = 3CaSO4 + 2AlCl3
熟化反应
Al (O H) 2 Cl -Al2 (O H) 4 Cl2 -[ Al2 (O H) 5 Cl ]2 -[ Al2 (O H) 4 Cl2 ]3⋯-[ Al2 (O H) n Cl6 - n ] m .
聚 合 氯 化 铝 简 称 PAC , 其 化 学 通 式 为 [ Al2 (O H) 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 ( O H) 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 p H 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
01
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。
03
用 6 个 1000mL 的烧杯，分别放入 1000mL 原水，置实验搅拌机平台上。
02
确定最佳投药量
四．实验步骤
中速搅拌 5分钟，转速约 120r/min； 慢速搅拌 10 分钟、转速约 80r/min。
关闭搅拌机，静置1 5 分钟，取上清液(用浊度仪测定浊度，记入表 2 中。
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 １ ２ ３ ４ ５ ６ HCl投加量 NaOH投 加量 水样pH值 4 5 6 7 8 9 矾花形成 时间 剩余浊度
03
实验过程同实验二
04
实验五 聚合氯化铝絮凝剂的制备
实验目的
01
掌握实验室制备聚合氯化铝的方法
ห้องสมุดไป่ตู้02
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 。
3
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 p H 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 。
单/击/此/处/添/加/副/标/题
混凝沉淀实验
汇报人姓名
CLICK TO ADD TITLE
03
观察混凝实验现象。
02
加深对混凝机理的理解；
01
学会求得最佳混凝条件(包括投药量、pH 值)的基本方法；
实验目的
二．实验原理
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。
实验原料 十八水合硫酸铝 [Al2 ( SO4 ) 3 ·18 H2 O ,分析纯 ];无水氯化钙 (分析纯 ) , 氧化钙(化学纯 ) 。
将块状的 CaO 粉碎成粉末状 。
. 8mol/ L 的近饱和溶液 ;
室温下将固体 CaCl2 溶于水制成
加热下将 Al2 ( SO4 ) 3 ·18 H2 O 溶于水制成 2mol/ L 的溶液 ;
1
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。
2
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+
01
最佳pH范围
03
pH
02
浊度
注意事项
01
整个实验采用同一水样，取水样时搅拌均匀，一次量取
01
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 取上清液时，要在相同的条件下取。
01
简述影响混凝效果的几个主要因素。
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。
为什么投药量大时，混凝效果不一定好?
国内外制备 PAC 的传统生产工艺中 ,按所用原
1
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 。
2
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 SO4 2 - 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 。
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、0.5mL 10％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。
03
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
1
2
3
将上 述悬浊液倒入吸滤瓶漏斗进行吸滤 ,然后将滤液倒 回干净的三口烧瓶进行熟化 ,便可得到粘稠的浅黄 色液体 ,即为液体聚铝 。其熟化温度控制为 45～60℃,熟化时间为 3～5 h .
4
原料预处理
实验步骤
制备过程
将配制好的硫酸铝溶液加入三口烧瓶中 ,水浴 加热至近沸 ,搅拌 ,将氯化钙溶液以一定加料速度加 入三口烧瓶 ,此时溶液呈黄色悬浊液 ;
停止加热 ,搅 拌下将溶液冷却至 45～60 ℃,并维持此温度 ,用角匙将氧化钙粉末以一定加料速度加入三口烧瓶 ,调 节 p H 值至 2 . 5～3 . 0 ,此时溶液呈白色悬浊液 ;
思考题
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%）
01
pH:7-8，
02
混凝剂投加量：3、6、9、12、15、18
03
实验过程：同实验二
04
实验四 水中有机物对除浊的影响
混凝剂：硫酸铝
01
原水： 高岭土 高岭土+腐植酸（要求原水浊度相同)
02
投药量：3、6、9、12、15、18
C
B
A
最佳混凝剂投加量
浊度
混凝剂投加量
最佳 pH 值实验步骤
取 6 个 1000mL 烧杯分别放入 1000mL 原水，置于实验搅拌机平台上。
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。
1
2
3
4
5
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。
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)．
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
水样放入三角烧杯，用 pH 仪测定各水样 pH 值记入表 1-2 中。
慢速搅拌 10分钟，转速约 80r/min。
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。
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 １ ２ ３ ４ ５ ６ 混凝剂投 加量 3 6 9 12 15 18 矾化形成 时间 水样剩余 浊度
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%
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。
[Al(OH)2(H2O)4]+ Al(OH)3 + 3H2O + H+
Al(OH)3 沉淀对胶粒进行网捕
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-1 ２．絮凝 生成矾花 保证足够的絮凝时间 Ｇ：10~75s-1 ３．沉淀 矾花与水分离 停止搅拌，静置
熟化反应
Al (O H) 2 Cl -Al2 (O H) 4 Cl2 -[ Al2 (O H) 5 Cl ]2 -[ Al2 (O H) 4 Cl2 ]3⋯-[ Al2 (O H) n Cl6 - n ] m .
聚 合 氯 化 铝 简 称 PAC , 其 化 学 通 式 为 [ Al2 (O H) 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 ( O H) 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 p H 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
01
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。
03
用 6 个 1000mL 的烧杯，分别放入 1000mL 原水，置实验搅拌机平台上。
02
确定最佳投药量
四．实验步骤
中速搅拌 5分钟，转速约 120r/min； 慢速搅拌 10 分钟、转速约 80r/min。
关闭搅拌机，静置1 5 分钟，取上清液(用浊度仪测定浊度，记入表 2 中。
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 １ ２ ３ ４ ５ ６ HCl投加量 NaOH投 加量 水样pH值 4 5 6 7 8 9 矾花形成 时间 剩余浊度
03
实验过程同实验二
04
实验五 聚合氯化铝絮凝剂的制备
实验目的
01
掌握实验室制备聚合氯化铝的方法
ห้องสมุดไป่ตู้02
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 。
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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 p H 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 。
单/击/此/处/添/加/副/标/题
混凝沉淀实验
汇报人姓名
CLICK TO ADD TITLE
03
观察混凝实验现象。
02
加深对混凝机理的理解；
01
学会求得最佳混凝条件(包括投药量、pH 值)的基本方法；
实验目的
二．实验原理
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。
实验原料 十八水合硫酸铝 [Al2 ( SO4 ) 3 ·18 H2 O ,分析纯 ];无水氯化钙 (分析纯 ) , 氧化钙(化学纯 ) 。
将块状的 CaO 粉碎成粉末状 。
. 8mol/ L 的近饱和溶液 ;
室温下将固体 CaCl2 溶于水制成
加热下将 Al2 ( SO4 ) 3 ·18 H2 O 溶于水制成 2mol/ L 的溶液 ;
1
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。
2
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+
01
最佳pH范围
03
pH
02
浊度
注意事项
01
整个实验采用同一水样，取水样时搅拌均匀，一次量取
01
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 取上清液时，要在相同的条件下取。
01
简述影响混凝效果的几个主要因素。
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。
为什么投药量大时，混凝效果不一定好?
国内外制备 PAC 的传统生产工艺中 ,按所用原
1
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 。
2
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 SO4 2 - 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 。
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、0.5mL 10％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。
03
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
1
2
3
将上 述悬浊液倒入吸滤瓶漏斗进行吸滤 ,然后将滤液倒 回干净的三口烧瓶进行熟化 ,便可得到粘稠的浅黄 色液体 ,即为液体聚铝 。其熟化温度控制为 45～60℃,熟化时间为 3～5 h .
4
原料预处理
实验步骤
制备过程
将配制好的硫酸铝溶液加入三口烧瓶中 ,水浴 加热至近沸 ,搅拌 ,将氯化钙溶液以一定加料速度加 入三口烧瓶 ,此时溶液呈黄色悬浊液 ;
停止加热 ,搅 拌下将溶液冷却至 45～60 ℃,并维持此温度 ,用角匙将氧化钙粉末以一定加料速度加入三口烧瓶 ,调 节 p H 值至 2 . 5～3 . 0 ,此时溶液呈白色悬浊液 ;
思考题
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%）
01
pH:7-8，
02
混凝剂投加量：3、6、9、12、15、18
03
实验过程：同实验二
04
实验四 水中有机物对除浊的影响
混凝剂：硫酸铝
01
原水： 高岭土 高岭土+腐植酸（要求原水浊度相同)
02
投药量：3、6、9、12、15、18
C
B
A
最佳混凝剂投加量
浊度
混凝剂投加量
最佳 pH 值实验步骤
取 6 个 1000mL 烧杯分别放入 1000mL 原水，置于实验搅拌机平台上。
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。
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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。
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)．
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
水样放入三角烧杯，用 pH 仪测定各水样 pH 值记入表 1-2 中。
慢速搅拌 10分钟，转速约 80r/min。
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。
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 １ ２ ３ ４ ５ ６ 混凝剂投 加量 3 6 9 12 15 18 矾化形成 时间 水样剩余 浊度
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%
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。
[Al(OH)2(H2O)4]+ Al(OH)3 + 3H2O + H+
Al(OH)3 沉淀对胶粒进行网捕
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-1 ２．絮凝 生成矾花 保证足够的絮凝时间 Ｇ：10~75s-1 ３．沉淀 矾花与水分离 停止搅拌，静置