1、华南师范大学实验报告实验五 混凝剂聚合硫酸铁对污水的处理课程名称：综合化学实验 指导老师：晏晓敏1、前言1、实验目的（1）了解混凝法处理水的原理。（2）掌握实验室模拟废水处理的操作技术与仪器设备的使用。（3）学会通过色度、浊度、COD 的测定，评价水质。2、文献综述与总结随着工农业生产的迅速发展和人们生活水平的提高，用水量和废水排放量日益增加，要使有限的水资源满足人们日益增长的生产和生活需要，对排放废水进行有效的净化处理和回用日趋迫切。絮凝作为重要的水处理方法或基本的单元操作之一，在水处理中占据极其重要的地位。絮凝剂的优劣是絮凝效果及整个水处理效果的决定因素之一。在众多的有机、无机絮凝剂中，聚
2、合硫酸铁（PFS）以其产生的矾花大、絮体密实、沉降快、适用 pH 值范围广、耗量少、效果好、无毒、价格便宜等优点，倍受水处理界的青睐1。废水的物理处理方法，又称为机械治理法。主要用于分离废水中的悬浮性物质。该方法最大的优点是简单、易行、效果良好，并且十分经济。一方面可从废水中回收有用的物质，另一方面也使废水得到了一级治理。常用的物理治理方法有：重力分离法、离心分离法、过滤法以及蒸发结晶法等。废水的化学处理方法的主要处理对象是废水中溶解性或胶体性的污染物质。它既可合污染性物质与水分离，也能改变某些污染物质以及有机物等，因此可达到比物理方法更高的净化程度。特别是要从废水中回收有用物质时，或者废水中
3、含有某种有毒、有害且不易被微生物降解的物质时，采用化学治理方法最为适宜。然而，化学治理法常需采用化学药剂或材料，因此运行费用一般都比较高，操作与管理的要求也比较严格等。而且，在化学法的前处理或后处理过程中，通常还需配合使用物理治理方法。其中有一种应用最广泛，既经济又方便的处理方法混凝法。混凝法在废水处理中，通常混凝法必须与沉淀 法配合使用，故称之为混凝沉淀法。它可以作为初级处理的手段，也可作为二级处理或深度处理的一种工艺。、基本原理：向废水中投加某种化学药剂（常称之为混凝剂） ，使水中难以沉淀的胶体悬浮颗粒或乳状污染物质推动稳定后，由于互相碰撞以及附聚或聚合，搭拉而形成较大的颗粒或絮状物，从而
4、更易于自然下沉或上浮而被除去。可降低废水的浊度、色度，除去多种高分子物质、有机物和某些重金属毒物和放射性物质等，因此在工业废水的处理中得到广泛应用。、常用的混凝剂：可分为无机有和机两大类。 （）无机混凝剂。其应用最广的主要有铝盐，如硫酸铝、明矾、铝酸钠等；其次是铁盐，如硫酸亚铁、硫酸铁、三氯化铁等；还有可以循环使用的混凝剂，如碳酸镁等。这些药剂均可取得良好的混凝效果，可根据水质情况选用。只是在混凝过程中，大多数会产生比较多的污泥。此外，还有一种无机高分子混凝剂，如聚全氯化铝、聚合硫酸铁，目前应用最为广泛，混凝效果也更好。 （）有机絮凝剂。它主要是人工合成酸聚丙烯酸钠（阴离子型） 、聚乙烯吡烯盐
5、（阳离子型）和聚丙烯酰胺（非离子型）等高分子絮凝剂。这类絮凝剂只需投加少量，便可获得较佳的絮凝效果，而且污泥量也少。当单用某种絮凝剂不能取得良好效果时，还须投加助凝剂。助凝剂大体上也可分为二类：a、用于调节或改善混凝条件的药剂，如石灰、氯气等；b、用于改善絮凝体结构的高分子助凝剂，如聚丙烯酰胺、活性硅胶、骨胶和海藻酸钠等。有时，有机类絮凝剂与其他无机类混凝剂合用，絮凝的效果更佳，经济上也更适宜。某些天然的高分子物质，如淀粉、纤维素、蛋白质以及胶和藻类等，本身就有混凝的作用。聚合硫酸铁(简称聚铁,符号 PFS)又名为羟基硫酸铁，化学式为: Fe2(OH)n(SO4) 。23n聚合硫酸铁作为一种新
6、型无机高分子絮凝剂，水解后可产生多种高价和多核离子，对水中悬浮胶体颗粒进行电性中和，降低电位，促使离子相互凝聚,同时产生吸附、架桥交联等，可用于生活用水及工业用水的净化，也可对各种工业废水与城市污水(如食品、皮革、矿山、冶金、印染、造纸、石油加工等)进行净化，同时聚合硫酸铁具有优越的净水性能，生产成本低、投加量少、产生的矾花大、絮体密实、沉降快、适用 pH 值范围广、杂质(浊度、COD、悬浮物等)去除率高、絮团沉降快，脱色效果好等优点，倍受水处理界的青睐，已广泛应用于各种工业废水和城市污水处理2。2、实验部分1、实验原理本实验就是采用混凝法，向废水中投入混凝剂聚合硫酸铁，使水中难以沉淀的胶体颗
7、粒能相互聚合，长大至能自然沉淀的程度，聚合硫酸铁的絮凝机理主要是利用它在水解过程中产生的多核配合物对污水中的溶胶的强烈吸附，通过粘结、架桥、交联等促进微粒聚集而产生絮凝，降低废水的浊度、色度，去除多种高分子物质、有机物、某些重金属毒物（汞、镉、铅）和放射性物质等，还可以去除磷、硫等。评价指标：浊度去除率=（原水的浊度-处理后废水的浊度） /原水的浊度100% 3 。 2、仪器与试剂仪器：浊度计、1000ml 烧杯、100ml 烧杯、玻璃棒、托盘天平、1ml 移液管，洗耳球试剂：自制混凝剂聚合硫酸铁、高岭土3、实验步骤（1）自制混凝剂聚合硫酸铁的稀释用移液管移取 1ml 自制聚合硫酸铁，加入蒸馏
8、水 9.00ml，稀释 10 倍。（2）处理高浊度废水样品溶液的配制。分别称取 5 份 0.4g 高岭土于 5 个 1000ml 烧杯中，加 800ml 自来水，搅拌均匀后，测原水的浊度。浊度测试以放进浊度计的最初浊度读数为准。初步确定混凝剂的用量。用移液管移取 0.5ml 配制好的聚合硫酸铁溶液缓慢滴于其中一个高岭土水中，并同时用玻璃棒按同一方向快速搅拌 1min，再慢速搅拌 10min，然后静置10min，用浊度计测量上清液浊度。根据上一步处理效果，再分别移取聚合硫酸铁溶液 0.1ml、0.4ml 、0.8ml、1.0ml 于另外四个高岭土水烧杯中，并同时用玻璃棒按同一方向快速搅拌 1mi
9、n，再慢速搅拌 10min，然后静置 10min，用浊度计测量上清液浊度。4、实验现象与结果（1）实验现象：搅拌过程中沉淀颗粒不断长大，并逐渐沉于烧杯底部，溶液逐渐变澄清。（2）实验结果原来测得聚合硫酸铁浓度为 165g/L，稀释 10 倍后变为 16.5g/L表：不同聚铁加入量对高浊度废水处理效果的影响(静置10min)原水浊度为852NTu，最佳聚铁投入量=16.5mg/L水样序号 移取聚铁体积ml 聚铁量mg/L 浊度 浊度去除率%1 0.1 2.06 30.3 96.442 0.4 8.25 8.1 99.053 0.5 10.3 5.2 99.394 0.8 16.5 4.2 99.
10、515 1.0 20.6 10.2 98.80根据上面的表格，做出不同聚铁量对高浊度废水处理效果的影响的图象3、分析与讨论由实验结果图表可以看到，随着药剂投加量的增大,浊度先降低后升高。这是因为 PFS在处理体系中形成的 Fe2(OH)24+、Fe 4(OH)66+ 、Fe(OH) 2+等正电荷离子与污水中带负电荷的胶粒发生电中和作用而使之脱稳，同时这些带电离子还具有专属化学吸附、粘结架桥、卷扫絮凝和网捕等作用。当投加量足够大时，几种作用综合影响把污水中的污物沉淀出来，产生较好的去除效果。同时，影响本次浊度去除率的因素还有以下：（1）原来聚合硫酸铁混凝剂的产品质量。原来制备的聚合硫酸铁中铁离子
11、的产率、碱化度等直接影响本次实验效果。一般来说，铁离子产率越大，碱化度在合理范围内越大，对污水处理效果会越好。（2）搅拌因素。本次实验采用人工搅拌，每个人的搅拌速度、手法等都不相同，对实验结果的影响较大。刚开始时，搅拌速度越快越好，可以加速聚合硫酸铁的水解，从而吸附沉淀能力越强；在慢速搅拌时，要注意搅拌的方向，尽量同个方向，并且搅拌的半径尽可能大写，搅拌速度均匀，为了防止生成吸附的颗粒解吸，产生副作用。（3）静置时间。由于浊度计有限，并且很难精确计算静置时间，对实验结果也会造成一定影响。一般来说，静置时间越长效果越好。4、结论根据数据，聚合硫酸铁混凝剂用量为 16.5mg/L 时，废水处理效果最好。五、参考文献1 龚竹青,刘立华,郑雅杰等.固体聚合硫酸铁的制备及对生活污水的处理.工业水处理.2003,23:(9)2 李家贵,朱万仁,韦庆敏等.聚合硫酸铁的制备及处理制衣厂水洗废水研究.当代化工.2011,40:(11)3曾荣华, 成文, 吕向红等 .无机混凝剂的制备及对高岭土废水的处理 . 实验室科学.2010,(13):(2)
