化学混凝

实验一化学混凝
一、试验的目的和意义
影响混凝效果的因素有水温，pH值，混凝剂种类、加量以及搅拌速度和时间等。

由于上述诸因素的影响的错综复杂，且非拘一格，所以混凝过程的优惠工艺条件通常要用混凝试验来确定。

衡量混凝主要指标是出水浊度和主要污染因子浓度。

实验方案技术及数据处理常用优选法和正交设计等数理统计法。

本实验的目的，在于使学生掌握进行混凝实验的基本技能（包括混凝剂品种的筛选，以及与待处理废水相适应的pH值和混凝剂加量的确定等），并对实验数据作正确的处理和分析。

二、实验原理
化学混凝法通常用来除去废水中的胶体污染物和细微悬浮物。

所谓化学混凝，是指在废水中投加化学及来破坏胶体及细微悬浮物颗粒在水中形成的稳定分散体系，使其聚集为具有明显沉降性能的絮凝体，然后再用重力沉降，过滤，气浮等方法予以分离的单元过程。

这一过程包括凝聚和絮凝两个步骤，二者统称为混凝。

具体地说，凝聚是指在化学药剂作用下使胶体和细微悬浮物脱稳，并在布朗运动作用下，聚集为微絮粒的过程，而絮凝则是指为絮粒在水流紊动作用下，成为絮凝体的过程。

根据混凝过程的GT值要求，在药剂与废水的混合阶段，对搅拌速度和搅拌时间的要求是高速短时；而在反应阶段则要求低速长时。

两个阶段的搅拌转速n(r、p、m)和搅拌时间T由GT=104-105通过计算确定。

一般水处理中，混合阶级的G值约为500~1000秒-1，混合时间为10~30秒，一般不超过2分钟，在反应阶段，G值约为10~100秒-1，停留时间一般为15~30钟。

三、实验设备及仪器
1、无级调速六联搅拌机一台（或六台单联搅拌机）；
2、721型分光光度计
3、pH计或精密pH试纸；
4、温度计；
5、50ml注射器；
6、秒表；
7、量筒；
8、1000ml烧杯，250ml烧杯；
9、移液管；
10、混凝剂：10g/L FeCl3, 10g/L 聚合氯化铝〔Al2(OH)m Cl6-m〕；
11、10%盐酸，10%氢氧化钠。

四、实验步骤
（一）最佳投药量实验步骤
1、测定原水温度、浊度及pH值。

2、量筒量取1000ml水样于1000ml烧杯中，每组6个水样，共二组，其中一组
投加三氯化铁，另一组投加聚合氯化铝。

3、将第一组6个水样置于搅拌器上，分别设定投药量为10、20、40、60、80、
100mg，用移液管移取浓度为10g/L 的药液依次投入各水样杯中。

4、投药后迅速启动搅拌机，第一档转速控制在300转/分，1分钟后，转至第二
档，即慢速搅拌阶段，时间20—30分钟，在慢速搅拌阶段一次改变：120转/分（10分钟）、80转/分（10分钟）。

5、搅拌过程中观察记录矾花形成的时间（记录于表1中）。

6、搅拌完成后停机，将水样杯取出置一旁静沉15分钟以上，并观察矾花形成
及沉淀的情况，待沉淀30分钟后，用注射器吸取杯中清液放入250ml烧杯中，分别测定其pH值、浊度，同时记录于表1中。

7、完成第一组水样后，按同样步骤，用第二种药液做第二组实验。

（二）最佳pH值实验步骤
1、取6个1000ml烧杯分别放入1000ml原水样，置于实验搅拌器的平台上。

2、确定原水特征（包括原水浊度、pH值、温度）。

本实验所用原水和最加投药
量实验相同。

3、调整原水样pH值，用10%HCl或10%NaOH调整至各杯水样的pH至分别
为2.5、4.0、5.5、7.0、8.5、10.0，记录所用酸碱的投加量（表2）。

4、用移液管向各烧杯中加入相同量的混凝剂。

（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）。

5、启动搅拌器，快速搅拌1分钟，转速约300转/分；然后同（一）。

6、关闭搅拌机，将水样取出置一旁静沉30分钟后，用注射器针筒抽出烧杯的
上清液（共3次约100ml）放入250ml烧杯中，分别测定其浊度，记录于表2中。

五、实验数据记录
（一）最佳投药量实验结果记录
表1 最佳投药量实验记录
原水温度0C 浊度pH
使用混凝剂的种类、浓度
把原水特征，混凝剂加注量，酸减加注情况及沉淀水浊度记录入表2中。

表2 最佳pH值实验记录
原水温度0C 原水浊度
使用混凝剂的种类、浓度
六、数据整理及结果分析
1、以沉淀水浊度为纵坐标，混凝剂加注量为横坐标，绘制浊度与药剂投加量
关系曲线，并从图中求出最佳混凝剂投加量。

2、以沉淀水浊度为纵坐标，水样pH值为横坐标绘出浊度与pH值关系曲线，
从图上求出所投加混凝剂的混凝最佳pH值及其使用范围。

3、结果讨论及误差分析。

附：浊度的测定
所谓浊度即为水体混浊的程度，是表示水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度，即是水样中的微细悬浮物的光学特性表示法。

浊度是由于水中含有泥沙、粘土、有机物、无机物、浮游生物和微生物等悬浮物质造成的，可使光散射或吸收。

天然水经混凝、沉淀、过滤等处理，使水变得清澈。

测定水样浊度可用分光光度法。

分光光度法
1、方法原理
在适当温度下，硫酸肼[(NH2)2SO4·H2SO4]与六次甲基四胺[(CH2)6N4]聚合，形成白色高分子聚合物。

以此作参比浊度标准液，在一定条件下与水样浊度相比较。

2、试剂
浊度贮备液，配置方法如下：
称取0.50克硫酸肼，5.00克六次甲基四胺，分别溶于400ml蒸馏水中，将
溶解的两种溶液倒入1000ml容量瓶中混合，加蒸馏水稀释至刻度，混合摇匀，在25±3 0C温度下反应24h，即得到400度的浊度标准溶液。

3、仪器：
50ml比色管，721分光光度计。

4、测定步骤
（1）标准曲线的绘制
吸取浊度标准溶液0，0.50，1.25，2.50，5.00，10.00和12.50ml，置于50ml 比色管中，加水至标线。

摇匀后即得浊度为0，4，10，20，40，80，100的标准系列。

于680nm波长，用3cm比色皿，测定吸光度，绘制标准曲线。

（2）水样的测定
吸取50.0ml水样（如浊度超过100度，可酌情少取，用水稀释到50.0ml）于50ml比色管中，按校准曲线步骤，测定吸光度。

由校准曲线上查得水样浊度。

5、计算
浊度=50C A
式中，A—稀释过水样的浊度；
C—原水样体积（ml）。