实验四 化学混凝实验
一、实验目的
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作用下，长期处于稳定分散状态，不能用自然沉淀方法去除。向这种水中投加混凝剂后，可以使分散颗粒相互结合聚集增大，从水中分离出来。
由于各种废水差别很大，混凝效果不尽相同。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、水流速度梯度等影响。
通过本次实验，希望达到以下目的： 1、加深对混凝沉淀原理的理解；
2、掌握化学混凝工艺最佳混凝剂的筛选方法； 3、掌握化学混凝工艺最佳工艺条件的确定方法。
二、实验原理
化学混凝的处理对象主要是废水中的微小悬浮物和胶体物质。根据胶体的特性，在废水处理过程中通常采用投加电解质、不同电荷的胶体或高分子等方法破坏胶体的稳定性，然后通过沉淀分离，达到废水净化效果的目的。关于化学混凝的机理主要有以下四种解释。
1、压缩双电层机理
当两个胶粒相互接近以至双电层发生重叠时，就产生静电斥力。加入的反离子与扩散层原有反离子之间的静电斥力将部分反离子挤压到吸附层中，从而使扩散层厚度减小。由于扩散层减薄，颗粒相撞时的距离减少，相互间的吸引力变大。颗粒间排斥力与吸引力的合力由斥力为主变为以引力为主，颗粒就能相互凝聚。
2、吸附电中和机理
异号胶粒间相互吸引达到电中和而凝聚；大胶粒吸附许多小胶粒或异号离子，ξ电位降低，吸引力使同号胶粒相互靠近发生凝聚。
3、吸附架桥机理
吸附架桥作用是指链状高分子聚合物在静电引力、范德华力和氢键力等作用下，通过活性部位与胶粒和细微悬浮物等发生吸附桥连的现象。
1
4、沉淀物网捕机理
当采用铝盐或铁盐等高价金属盐类作凝聚剂时，当投加量很大形成大量的金属氢氧化物沉淀时，可以网捕、卷扫水中的胶粒，水中的胶粒以这些沉淀为核心产生沉淀。这基本上是一种机械作用。
在混凝过程中，上述现象常不是单独存在的，往往同时存在，只是在一定情况下以某种现象为主。
三、实验材料及装置
1、主要实验装置及设备
（1）化学混凝实验装置采用是六联搅拌器，如图4-1所示。
手动双速自动沉淀电源上升定时 2搅拌 2转速表搅拌 1调零定时 1下降
图4-1 化学混凝实验装置（SC956实验搅拌机）
（2）pHS-2型精密酸度计；
（3）COD测定装置； （4）干燥箱； （5）分析天平。 2、实验用水
生活污水、造纸废水、印染废水等。 3、实验药品
（1）混凝剂：聚合硫酸铁（PFS）、聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁铝（PAFS）、聚丙烯酰胺（PAM）等；
2
（2）助凝剂：石灰、消石灰、氢氧化钠、聚丙烯酰胺等； （3）COD测试相关药品。
四、实验内容
实验分：混凝剂最佳投药量确定、混凝最佳pH值确定、混凝剂筛选三部分。 （一）混凝剂最佳投药量的确定
1、测定原水水质（COD、pH、色度、温度等），记入表4-2。 2、设定搅拌时间和搅拌速度
插上电源线，按动“定时器1”和“定时器2”上的“+”、“-”键，调至所需搅拌时间。将“自动-手动”键扳至“自动”、“双速-沉淀”键扳至“双速”。合上电源开关，搅拌轴开始旋转，速度表显示“定时1”转速，同时“定时1”开始记时。调节“调速1”旋钮，直至所需转速。当搅拌至“定时1”预置时间后，自动转入“定时2”，调节“调速2”旋钮至所需转速。至“定时2”预置时间后，停止搅拌，搅拌轴自动提起、停机。
3、依次用量筒取400mL水样，倒入烧杯中，将烧杯置搅拌机平台上，进行预搅拌0.5min。
4、用移液管分别称取混凝剂0.5、1、1.5、2、2.5、3mL，依次加入水样烧杯中。 5、搅拌：快速300转/分2min；慢速60转/分10min。搅拌过程中，观察矾花形成的过程，记录矾花形成的时间。搅拌结束后，搅拌轴自动提机、停机。
6、静置沉降30分钟。观察并记录矾花的大小、密实和沉降过程。
7、取各烧杯水样上清液进行测定pH、色度和COD值（标准重铬酸钾法），记录数据（表4-2）。COD值、pH、和色度测定的方法分别见附录一、二、五。
8、绘制COD去除率-投药量的关系曲线，初步确定药量的范围。
9、由8的结果，进一步设定投药量，重复步骤3-8，从而确定最佳投药量mg/L。
注：最佳投药量是指使胶体体系脱稳所需的投药量，即设备处理效果（COD、色度等）最好时的投药量。实际上，由于工厂产品品种和生产工艺的不同，且对出水水质要求也不同，所以，最佳投药量一般是指设备出水达到一定的水质要求（国家制定的排放标准或回用标准等）时的最小投药量。
3
表4-2 最佳投药量实验记录
第 组 姓名 实验日期 原水温度 ℃ 色度 pH COD mg/L 使用混凝剂的种类、浓度 水样编号 混凝剂投加量mg/L 矾花形成时间min 絮体沉降快慢 絮体密实程度 1 2 搅拌时间中速 条件 慢速 沉降时间（分） （分） （r/min） 3 转速 4 5 6 处理后水质色度 pH值 COD（mg/L） 快速 搅拌节pH值分别为6、7、8、9、10、11，置于搅拌机的平台上，进行预搅拌0.5min。
3、 按试验（一）中所确定的最佳投药量，按最佳投药量取定量的混凝剂加入试验
水样中进行试验。
4、 按（一）中的5、6、7步骤进行实验，实验数据记入表4-3。 5、 绘制COD去除率-pH值的关系曲线，并确定最佳pH值。
（二）最佳pH值的确定
1、 步骤同试验（一）中1、2。
2、 取实验水样400ml, 分别加入六只烧杯中，用6mol/L NaOH或1：1盐酸溶液调
4
表4-3 最佳pH值实验记录
第 组 姓名 实验日期 原水温度 ℃ 色度 pH COD mg/L 使用混凝剂的种类和浓度 水样编号 HCl投加量ml NaOH投加量ml 实验水样的pH值 混凝剂投加量mg/L 絮体沉降快慢 色度 处理水水质 pH值 CODmg/L 快速 搅拌时间搅拌条件 中速 （分） 慢速 沉降时间（分）
r/min 1 2 3 转速 4 5 6 （三）混凝剂的筛选
对于混凝剂的选择，首先根据废水的水质，对出水水质的要求及有关的实验资料，初步确定几种混凝剂，按实验步骤（一）、（二）进行实验，确定每种混凝剂的最佳投药量和最佳pH值，据此进行经济对比，从中选择既经济处理效果又好的混凝剂。
五、数据处理及结果讨论
1、画出相应曲线（COD去除率曲线），并得出最佳混凝剂投药量、最佳混凝pH值和最佳混凝剂。
2、不同混凝剂对COD去除率的影响； 3、混凝剂的投加量对COD去除率的影响； 4、pH值对COD去除率的影响；
5