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为何混凝剂和助凝剂都有最适宜的使用浓度?

来源:润泉净化   时间:2017-06-28
为何混凝剂和助凝剂都有最适宜的使用浓度?在絮凝过程中,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.实验仪器、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、设计实验内容
 
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
 
单独使用混凝剂,取6个10ml具塞刻度试管,分别加入10ml污水,然后取4%的FeCl3 溶液,分别向6个试管内一次加入1,2,4,8,16,32滴溶液,每支试管翻转两次,摇匀后静置10分钟观察现象。
 
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
 
单独使用助凝剂,取6个10ml具塞刻度试管,分别加入10ml污水,然后取5×10-5HPAM 溶液,
 
分别向1、2试管内一次加入1、2滴溶液, 然后另取5×10-4HPAM溶液,分别向3,4试管内一次加入
 
-24、8滴溶液 , 最后取1×10HPAM溶液,分别向5、6试管内一次加入16、32滴溶液, 每支试管翻
 
转两次,摇匀后静置10分钟观察现象。
 
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
 
助凝剂配合混凝剂的使用,取6个10ml具塞刻度试管,分别加入10ml污水,然后取4%的FeCl3 溶液,分别向6个试管内一次加入1,2,4,8,16,32滴溶液, 每支试管翻转两次,摇匀。然后在依次向6个试管内都加入一滴5×10-4HPAM溶液,每支试管翻转两次摇匀后静置10分钟观察现象。
 
五.数据处理
 
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)。本次试验所测数据见下表
 
3单独使用HPAM时,5×10-4加8滴到达最佳浓度。
 
复配使用时,加4滴FeCl3到达最佳浓度,5×10-4HPAM为1滴时到达最佳浓度。
 
依据以上结果进行计算。
 
1、单独使用0.04FeCl3时混凝剂的最适宜浓度
 
溶液体积统一为0.01L,因为加入处理剂量小,处理剂体积可忽略。
 
最适宜浓度=浓度×滴数×每滴质量×1000
 
溶液体积
 
0.04×4×0.06×1000最适宜浓度==960(mg/L) 2、单独使用HPAM时,助凝剂的最适宜浓度
 
溶液体积统一为0.01L,因为加入处理剂量小,处理剂体积可忽略。
 
最适宜浓度=浓度×滴数×每滴质量×1000
 
溶液体积
 
5×10?4×8×0.07×1000最适宜浓度==28(mg/L) 0.01
 
3、复配使用在助凝剂存在下混凝剂的最适宜浓度
 
溶液体积统一为0.01L,因为加入处理剂量小,处理剂体积可忽略。
 
最适宜浓度=浓度×滴数×每滴质量×1000溶液体积
 
0.04×4×0.06×1000最适宜FeCL3浓度==960(mg/L) 0.01
 
整理以上数据得下表
 
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:混凝剂可以中和固体悬浮物表面的负电性,他们在水中给出高价的多核羟桥络离子,中和固体悬浮物表面的负电性。使得固体悬浮物呈电中性,在布朗运动碰撞的过程中聚结沉降,达到固体悬浮物絮凝的效果。
 
助凝剂可以直接桥接在固体悬浮物表面,在各个颗粒间发生桥接,使得固体颗粒容易发生聚并迅速沉降,打到固体悬浮物絮凝的效果。
 
2. 为何混凝剂和助凝剂都有最适宜的使用浓度?
 
答: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可以使固体表面的电荷完全被中和,呈电中性,不发生静电排斥,利于聚结沉降。
 
助凝剂为具有桥接各个颗粒的能力,通常为长链有机大分子,如果助凝剂超过一定质量浓度,就可在水中形成网状结构,会导致被处理液的粘度过大,反而妨碍了泥沙颗粒的聚沉。
 
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:油珠表面由于扩散双电层的原理带上了负电,静电斥力阻止了它们的聚并,因此,可中和负电性的混凝剂对油珠的聚并应有帮助。
 
助凝剂中的长链有机大分子若是带有正电,就可以起到帮助油珠聚并的作用,否则将没有净化水的作用。
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