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、设计实验内容
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
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）。
表一絮凝剂在污水处理中的应用原始实验记录表
由上表可知：最适宜浓度即为分出水最澄清的所加入试剂的浓度。
FeCl最适宜质量浓度为：
1、单独加混凝剂4%
3
L mg c /9601000
101000
%406.04=⨯⨯⨯=
2、单独加助凝剂HPAM 最适宜质量浓度为：
L mg c /141000
10100010507.044=⨯⨯⨯⨯=-
3、助凝剂HPAM 和混凝剂3%4FeCl 配合使用时，各自最适宜质量浓度为： 助凝剂：L mg c /9601000
101000
%406.04=⨯⨯⨯=
混凝剂：L m g c /5.31000
101000
10507.014=⨯⨯⨯⨯=
- 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：混凝剂作用机理：压缩双电层作用，吸附架桥作用，网捕作用。
助凝剂作用机理：它可以调节或改善混凝的条件，或改善絮凝体的结构，利用高分子助凝剂的强烈吸附架桥作用，使细小松散的絮凝体变得粗大而紧密。 2、为何混凝剂和助凝剂都有最适宜的使用浓度？ 答：它们并不是越多越好，当混凝剂使用浓度过高将使泥沙表面吸附过量的铁离子从而带正电，使铁的多核羟桥络离子失去聚沉作用，所以，混凝剂使用时有一个最适宜的浓度。 助凝剂也如此，因为助凝剂超过一定质量浓度，就可以在水中形成网状结构，反而妨碍了泥沙颗粒的聚沉，所以，助凝剂在使用中也有一个最适宜的浓度。 3、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：油珠带负电，在混凝剂和助凝剂作用下也可以聚沉，所以也有净水的作用。
