混凝处理中最佳投药量和PH的实验设计

混凝处理中最佳投药量和PH的确定实验设计混凝处理是水处理的基础处理工艺之一，被广泛应用于科研、生产和水处理中。分散在水中的胶体颗粒带有电荷，同时在布朗运动及其表面水化膜作用下，长期处于稳定分散状态，不能用自然沉淀法去除。故可以向水中投加混凝剂，使分散颗粒相互结合聚集增大，从水中分离出来。混凝剂的混凝效果不仅取决于混凝剂投加量，同时还取决于水的pH值、水流速度梯度等因素，本实验主要确定混凝剂投加量和水的PH对混凝效果的影响。一、实验目的1、学会求得某水样最佳混凝条件(pH值、投药量)的基本方法。2、了解混凝的现象及过程，观察矾花的形成及混凝沉淀效果。3、加深对混凝机理的理解。二、实验原理化学混凝法是用来去除水中无机和有机的胶体颗粒。胶粒之间的静电斥力、胶粒的布朗运动及胶粒表面的水化作用，使胶粒具有分散稳定性，使胶粒靠自然沉淀不能除去。混凝过程包括胶体的脱稳和颗粒增大的凝聚作用，随后这些大颗粒可用沉淀、气浮或过滤法去除。消除或降低胶体颗粒稳定因素的过程叫脱稳，脱稳是通过投加强的阳离子电解质如Al3+、Fe3+或阳离子高分子电解质来降低Zeta电位，或者是由于形成了带正电荷的含水氧化物而吸附胶体，或者是通过阴离子和阳离子高分子电解质的自然凝聚，或者是由于胶体被围在含水氧化物的矾花内等方式来完成的。混凝剂使胶体脱稳的主要作用是压缩双电层和吸附架桥。脱稳后的胶粒，在一定的水力条件下，能形成较大的絮凝体（俗称矾花），该过程称为凝聚。从胶体颗粒变成较大的矾花是一连续过程，为了研究方便可划分为混合和反应两个阶段。混合阶段要求混凝剂和废水快速混合均匀，一般在几秒钟或一分钟内完成，该阶段只能产生肉眼难以看见的微絮凝体；反应阶段要求搅拌强度随矾花的增大而逐渐降低以免结大的矾花被打碎而影响混凝的效果，反应时间约15~30min，该阶段微絮凝体形成较密实的大粒径矾花。三、主要实验设备及药品1、搅拌器；2、浊度仪；3.、酸度计；4、1000mL和200mL烧杯、移液管、温度计、100mL注射器、1000mL量筒若干个；5、混凝剂（如硫酸铝、三氯化铁、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺等）、NaOH、盐酸等。四、实验步骤混凝实验分为最佳投药量、最佳pH值两部分。在进行最佳投药量实验时，先选定一种搅拌速度变化方式和pH值，求出最佳投药量。然后按照最佳投药量求出混凝最佳pH值。实验所需药品及浓度如下：1、精制硫酸铝Al2(SO4)3·18H2O，浓度10g/L2、三氯化铁FeCl3·6H2O，浓度10g/L3、聚合氯化铝[A12(OH)mC16-m]，浓度10g/L4、化学纯盐酸HCI，浓度1mol/L5、化学纯氢氧化钠NaOH，浓度1mol/L（一）最佳投药量实验步骤1、确定原水特征，即测定原水水样混浊度、pH值、温度。2、确定形成矾花所用的最小混凝剂量。方法是通过慢速搅拌(100r/min或50r/min)烧杯中200mL原水，并每次增加0.5mL或1mL混凝剂投加量，直至出现矾花为止，这时的混凝剂量作为形成矾花的最小投加量。3、用6个1000mL的烧杯，分别放入1000mL原水，置实验搅拌机平台上。4、确定实验时的混凝剂投加量。根据步骤2得出的形成矾花最小混凝剂投加量，取其1／3作为1号烧杯的混凝剂投加量，取其2／3作为2号烧杯的混凝剂投加量，依次增加1／3倍混凝剂投加量的方法加入3-6号烧杯中。5、启动搅拌机，转速约300~500r/min，把混凝剂分别加入1—6号烧杯中，快速搅拌半分钟、中速搅拌5分钟左右，转速约100r/min；慢速搅拌5~10分钟、转速约50~80r/min。如果用污水进行混凝实验，污水胶体颗粒比较脆弱，搅拌速度可适当放慢。6、关闭搅拌机、抬起搅拌桨、静止沉淀5~15分钟，用100mL注射针筒抽出烧杯中的上清液(共抽两次次约100mL)放入200mL烧杯内，立即用浊度仪测定浊度，(每杯水样测定三次求平均值)，记入表2-1中。图2-1搅拌器1-变速电动机，2-搅拌叶片，3-传动装置（二）最佳pH值实验步骤1、取6个1000mL烧杯分别放入1000mL原水，置于实验搅拌机平台上。2、确定原水特征，测定原水浑浊度、pH值，温度。本实验所用原水和最佳投药量实验时相同。3、调整原水pH值，用盐酸和氢氧化钠溶液将原水pH值分别调整为4、5、6、7、8、9。启动搅拌机，快速搅拌半分钟，转速约300r/min。随后从各烧杯中分别取出50mL水样放入锥形瓶，用pH仪测定各水样pH值记入表2-2中。测定后将水样倒回烧杯。4、启动搅拌机，转速约300~500r/min，把最佳投药量的混凝剂分别加入1—6号烧杯中，快速搅拌半分钟、中速搅拌5分钟左右，转速约100r/min；慢速搅拌5~10分钟、转速约50~80r/min。5、关闭搅拌机，静置5~15分钟，用100mL注射针筒抽出烧杯中的上清液(共抽两次次约100mL放入200mL烧杯中，立即用浊度仪测定浊度(每杯水样测三次求平均值)，记入表2-2中。五、实验数据整理原水温度:原水浊度:原水PH:混凝剂:混凝剂浓度:最小混凝剂量(mL):321表1最佳混凝剂投加量水样编号123456投药量ml投药浓度mg/L初矾花时间min剩余浊度最佳投药量ml表2最佳pH投药量：ml水样编号123456pH值剩余浊度最佳pH值六、思考题1、混凝对水力条件有何要求？2、简述高分子混凝剂的作用。3、为什么最大加药量时，混凝效果并不是最好，过量的混凝剂可以使混凝效果更好吗？