中国石油大学(华东)+絮凝剂在污水处理中的应用

中国石油大学油田化学实验报告实验日期：2015.5.11成绩：班级：石工1201班姓名：郭了之学号：12021011教师：同组者：刘俊宇赵佩钦实验十三絮凝剂在污水处理中的应用一.实验目的1.观察絮凝剂(即混凝剂与助凝剂)净化水的现象，了解絮凝剂在污水处理中的作用机理和使用性质。2.掌握一种寻找絮凝剂最适宜质量浓度的方法。二.实验原理水的净化可使用各种絮凝剂。在絮凝剂中，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.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.实验内容设计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。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。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。五.数据处理1．实验原始数据记录如表一：表一实验原始记录表试管编号(10ml)123456混凝剂的净水作用FeCl31×1031滴1×1032滴1×1024滴1×1028滴1×10216滴1×10232滴观察并记录实验现象沉淀缓慢且不完全（0.1ml）液体较混浊，沉淀少沉淀缓慢且不完全（0.05ml）液体较混浊，沉淀少1min左右出现絮状物，沉淀速率次快（0.25ml），水澄清很快出现絮状物，沉淀速率最快，沉淀较多（0.4ml），水较澄清沉淀较慢，淡黄色（0.1ml），水体混浊沉淀较慢，淡黄色（0.1ml），水体混浊助凝剂的净水作用HPAM5×1051滴5×1052滴1×1021滴1×1022滴1×1024滴1×1028滴观察并记录实验现象沉降较慢水浑浊（0.1ml）沉降慢水浑浊（0.05ml）沉降最快最澄清（0.15ml）沉降快次澄清（0.1ml）沉淀较快较浑浊（0.15ml）沉淀较慢水浑浊（0.2ml）助凝剂的配合混凝剂使FeCl35×104的HPAM1×10311滴1×10321滴1×10241滴1×10281滴1×102161滴1×102321滴备注：1×103的FeCl3a=0.05g/滴1×102的FeCl3b=0.06g/滴5×105的HPAMc=0.06g/滴5×104的HPAMd=0.07g/滴1×102的HPAMe=0.08g/滴2.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）。试管中污水的体积V=50ml=0.05L1.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为C1=8×b×1000×6×102/V=1.44×101mg/L2.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。C2=1×e×1000×1×102/V=16mg/L3.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。对于混凝剂C3=8×b×1000×6×102/V=1.44×101mg/L助凝剂C4=1×d×1000×5×104/V=1.75mg/L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：混凝剂主要是无机阳离子型聚合物，它可在水中解离出阳离子，中和固体悬浮物表面的负电性，破坏固体悬浮物的稳定性，使固体悬浮物聚沉。助凝剂多是水溶性的高分子。高分子的分子可以吸附在固体悬浮物表面，通过桥接作用将悬浮物聚合起来，加快沉降速度。2.为何混凝剂和助凝剂都有最适宜的使用浓度？答：混凝剂的作用机理只要是中和固体悬浮物表面的带电性，加入少了没有起到相应的作用，如果加入过多则会使悬浮物表面重新带电，反而不利于固体沉降。助凝剂也并非用得越多越好。如果助凝剂超过一定质量浓度，就会在水中形成网状结构，反而妨碍了固体悬浮物的聚沉。用观察并记录实验现象沉降较快较清澈0.2ml沉降较快较混浊0.1ml沉降较快水澄清0.18ml沉降最快水澄清0.52ml沉降较慢水浑浊0.15ml沉淀较慢较混浊0.25ml3.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：小油珠的表面带负电，因此本实验的絮凝剂仍有净化水的作用。混凝剂主要是无机阳离子型聚合物，这样就可以中和小油珠表面的负电荷，破坏小油珠的稳定性，使其更容易聚并，从而达到除油的效果。七.实验总结通过这次实验，我们观察到了絮凝剂絮凝有粘土颗粒的污水的过程，了解了混凝剂和助凝剂各自的作用机理，同时通过对比实验发现，混凝剂和助凝剂并不是越多越好，而是有一个各自适宜的浓度。前面两次油田化学实验做得都不是很好，这一次虽然还是最后一组做完，但是实验结果还不错。最后感谢老师的悉心指导！