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為何混凝劑和助凝劑都有 適宜的使用濃度?

來源:潤泉凈化   時間:2017-06-28
為何混凝劑和助凝劑都有 適宜的使用濃度?在絮凝過程中,能使水中泥沙聚沉的物質叫混凝劑。常用的混凝劑主要有無機陽離子型聚合物,如羥基鋁、羥基鋯等,這些無機陽離子型聚合物可在水中解離,給出多核羥橋絡離子,中和固體懸浮物表面的負電性。此外,也可用三氯化鐵、三氯化鋁和氧氯化鋯等化學劑通過水解、絡合、羥橋作用,形成多核羥橋絡離子,起到羥基鋁、羥基鋯同樣的作用。
 
混凝劑并非用得越多越好。因混凝劑使用濃度過高將使泥沙表面吸附過量的鐵離子而帶正電,致使鐵的多核羥橋絡離子對它失去聚沉作用。因此,混凝劑的使用應有一個 適宜的質量濃度。配合混凝劑使用,從而使它的凈化效果提高、用量減少的物質叫助凝劑。助凝劑多是水溶性高分子。高分子的分子(或其締合分子)可將被混凝劑聚結起來的泥沙顆粒進一步聚結,從而加快它的聚沉速度。常用的助凝劑有部分水解聚丙烯酰胺、鈉羧甲基纖維素和褐藻酸鈉等。
 
同樣,助凝劑也并非用得越多越好。因助凝劑超過一定質量濃度,就可在水中形成網狀結構,反而妨礙了泥沙顆粒的聚沉。因此,助凝劑的使用也有一個 適宜的濃度。
 
三.實驗儀器、藥品與材料
 
1. 實驗儀器
 
電子天平(感量0.001g)、具塞比色管、小滴瓶、小燒杯、溫度計。
 
2. 藥品與材料
 
三氯化鐵(化學純)、部分水解聚丙烯酰胺(工業品)。污水(在1L 水中加入60g 高嶺土,高速攪拌20min 后,在室溫下密閉養護24h)。
 
四、設計實驗內容
 
實驗過程中用目視比色法觀察絮凝劑的凈水現象和作用效果,以表格形式記錄實驗現象和實驗數據。
 
1. 單獨使用混凝劑,測定實驗條件下凈化污水所需混凝劑的 適宜濃度
 
單獨使用混凝劑,取6個10ml具塞刻度試管,分別加入10ml污水,然后取4%的FeCl3 溶液,分別向6個試管內一次加入1,2,4,8,16,32滴溶液,每支試管翻轉兩次,搖勻后靜置10分鐘觀察現象。
 
2. 單獨使用助凝劑,測定實驗條件下助凝劑的 適宜使用濃度
 
單獨使用助凝劑,取6個10ml具塞刻度試管,分別加入10ml污水,然后取5×10-5HPAM 溶液,
 
分別向1、2試管內一次加入1、2滴溶液, 然后另取5×10-4HPAM溶液,分別向3,4試管內一次加入
 
-24、8滴溶液 , 后取1×10HPAM溶液,分別向5、6試管內一次加入16、32滴溶液, 每支試管翻
 
轉兩次,搖勻后靜置10分鐘觀察現象。
 
3. 助凝劑配合混凝劑使用,確定在助凝劑存在下混凝劑的 適宜濃度
 
助凝劑配合混凝劑的使用,取6個10ml具塞刻度試管,分別加入10ml污水,然后取4%的FeCl3 溶液,分別向6個試管內一次加入1,2,4,8,16,32滴溶液, 每支試管翻轉兩次,搖勻。然后在依次向6個試管內都加入一滴5×10-4HPAM溶液,每支試管翻轉兩次搖勻后靜置10分鐘觀察現象。
 
五.數據處理
 
計算凈化污水所用混凝劑和助凝劑的 適宜質量濃度(用mg/L 表示)。本次試驗所測數據見下表
 
3單獨使用HPAM時,5×10-4加8滴到達更好濃度。
 
復配使用時,加4滴FeCl3到達更好濃度,5×10-4HPAM為1滴時到達更好濃度。
 
依據以上結果進行計算。
 
1、單獨使用0.04FeCl3時混凝劑的 適宜濃度
 
溶液體積統一為0.01L,因為加入處理劑量小,處理劑體積可忽略。
 
適宜濃度=濃度×滴數×每滴質量×1000
 
溶液體積
 
0.04×4×0.06×1000 適宜濃度==960(mg/L) 2、單獨使用HPAM時,助凝劑的 適宜濃度
 
溶液體積統一為0.01L,因為加入處理劑量小,處理劑體積可忽略。
 
適宜濃度=濃度×滴數×每滴質量×1000
 
溶液體積
 
5×10?4×8×0.07×1000 適宜濃度==28(mg/L) 0.01
 
3、復配使用在助凝劑存在下混凝劑的 適宜濃度
 
溶液體積統一為0.01L,因為加入處理劑量小,處理劑體積可忽略。
 
適宜濃度=濃度×滴數×每滴質量×1000溶液體積
 
0.04×4×0.06×1000 適宜FeCL3濃度==960(mg/L) 0.01
 
整理以上數據得下表
 
六.實驗結果與討論
 
1. 分別說明混凝劑和助凝劑的作用機理。
 
答:混凝劑可以中和固體懸浮物表面的負電性,他們在水中給出高價的多核羥橋絡離子,中和固體懸浮物表面的負電性。使得固體懸浮物呈電中性,在布朗運動碰撞的過程中聚結沉降,達到固體懸浮物絮凝的效果。
 
助凝劑可以直接橋接在固體懸浮物表面,在各個顆粒間發生橋接,使得固體顆粒容易發生聚并迅速沉降,打到固體懸浮物絮凝的效果。
 
2. 為何混凝劑和助凝劑都有 適宜的使用濃度?
 
答:因混凝劑使用濃度過高將使泥沙表面吸附過量的鐵離子而帶正電,致使鐵的多核羥橋絡離子對它失去聚沉作用。因此,混凝劑的使用應有一個 適宜的質量濃度可以使固體表面的電荷完全被中和,呈電中性,不發生靜電排斥,利于聚結沉降。
 
助凝劑為具有橋接各個顆粒的能力,通常為長鏈有機大分子,如果助凝劑超過一定質量濃度,就可在水中形成網狀結構,會導致被處理液的粘度過大,反而妨礙了泥沙顆粒的聚沉。
 
3. 若水中的懸浮物不是固體顆粒,而是小油珠,請問本實驗用的絮凝劑是否有凈化水的作用?
 
答:油珠表面由于擴散雙電層的原理帶上了負電,靜電斥力阻止了它們的聚并,因此,可中和負電性的混凝劑對油珠的聚并應有幫助。
 
助凝劑中的長鏈有機大分子若是帶有正電,就可以起到幫助油珠聚并的作用,否則將沒有凈化水的作用。
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