混凝沉淀實(shí)驗(yàn)教學(xué)教材

混凝沉淀實(shí)驗(yàn)Al3++6H2O

[Al(H2O)6]3+[Al(H2O)6]3+[Al(OH)(H2O)5]2++H+

[Al(OH)(H2O)5]2+

[Al(OH)2(H2O)4]++H+[Al(OH)2(H2O)4]+Al(OH)3+3H2O+H+Al(OH)3

沉淀對(duì)膠粒進(jìn)行網(wǎng)捕Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment整個(gè)過程經(jīng)歷三個(gè)階段：混合，絮凝和沉淀１．混合膠體脫穩(wěn)

混合時(shí)間Ｔ：10~30s，最多不超過２min

速度梯度Ｇ：500~1000s-1２．絮凝生成礬花

保證足夠的絮凝時(shí)間

Ｇ：10~75s-1３．沉淀礬花與水分離

停止攪拌，靜置Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment三、實(shí)驗(yàn)儀器及試劑1、儀器（1）1000ml量筒2個(gè)（2）1000ml燒杯6個(gè)（3）10ml移液管5個(gè)（4）光電式濁度儀（5）六聯(lián)電動(dòng)攪拌器（6）pH計(jì)2、試劑（1）硫酸鋁Al2（SO4）3·18H2O：10g/L（2）鹽酸HCl：10%（3）氫氧化鈉NaOH：10%Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment四．實(shí)驗(yàn)步驟（一）、確定最佳投藥量1．自配原水（高嶺土),濁度為50-70NTU，確定原水特征，即測(cè)定原水水樣混濁度、pH值、溫度。2．用6個(gè)1000mL的燒杯，分別放入1000mL原水，置實(shí)驗(yàn)攪拌機(jī)平臺(tái)上。3．啟動(dòng)攪拌機(jī)，先中速運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)分鐘，然后快速運(yùn)轉(zhuǎn)，穩(wěn)定后再1—6號(hào)燒杯中分別加入3、6、9、12、15、18ml的硫酸鋁混凝劑。快速攪拌半分鐘、轉(zhuǎn)速約300r/min。Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment4．中速攪拌5分鐘，轉(zhuǎn)速約120r/min；慢速攪拌10分鐘、轉(zhuǎn)速約80r/min。5．關(guān)閉攪拌機(jī)、抬起攪拌槳、靜止沉淀15分鐘，取上清液用濁度儀測(cè)定濁度，(每杯水樣測(cè)定三次)，記入表1中。Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment

表1最佳投加量實(shí)驗(yàn)記錄表原水濁度原水溫度原水pH混凝劑Al2(SO4)3水樣編號(hào)１２３４５６混凝劑投加量3

6

9

12

15

18

礬化形成時(shí)間水樣剩余濁度Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment最佳混凝劑投加量濁度混凝劑投加量Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment(二)最佳pH值實(shí)驗(yàn)步驟1．取6個(gè)1000mL燒杯分別放入1000mL原水，置于實(shí)驗(yàn)攪拌機(jī)平臺(tái)上。2．確定原水特征，測(cè)定原水渾濁度、pH值，溫度．本實(shí)驗(yàn)所用原水和最佳投藥量實(shí)驗(yàn)時(shí)相同。3．調(diào)整原水pH值，用移液管依次向1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)裝有水樣的燒杯中分別加入1.5、1.0、0.5mL10％濃度的鹽酸。依次向5號(hào)、6號(hào)裝有水樣的燒杯中分別加入0.5、1.0mL10％濃度的氫氧化鈉。該步驟也可采用變化pH值的方法，即調(diào)整1號(hào)燒杯水樣使其pH值等于3，其它水樣的pH值(從1號(hào)燒杯開始)依次增加一個(gè)pH值單位。Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment4．啟動(dòng)攪拌機(jī)，快速攪拌半分鐘，轉(zhuǎn)速約300r/min。隨后從各燒杯中分別取出50mL水樣放入三角燒杯，用pH儀測(cè)定各水樣pH值記入表1-2中。5．用移液管向各燒杯中加入相同劑量的混凝劑．(投加劑量按照最佳投藥量實(shí)驗(yàn)中得出的最佳投藥量而確定)．6．啟動(dòng)攪拌機(jī)，快速攪拌半分鐘，轉(zhuǎn)速約300r/min：中速攪拌5分鐘，轉(zhuǎn)速約120r/min慢速攪拌10分鐘，轉(zhuǎn)速約80r/min。7．關(guān)閉攪拌機(jī)，靜置15分鐘，取上清液(用濁度儀測(cè)定濁度，記入表2中。Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment表2最佳pH值實(shí)驗(yàn)記錄表原水濁度原水溫度混凝劑混凝劑投加量水樣編號(hào)１２３４５６HCl投加量NaOH投加量水樣pH值456789礬花形成時(shí)間剩余濁度Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment最佳pH范圍濁度

pHSino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment注意事項(xiàng)整個(gè)實(shí)驗(yàn)采用同一水樣，取水樣時(shí)攪拌均勻，一次量取要充分沖洗加藥杯，以免藥劑沾在加藥杯上太多，影響投藥量的精確度3.取上清液時(shí)，要在相同的條件下取。Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment六．思考題１．簡(jiǎn)述影響混凝效果的幾個(gè)主要因素。２．為什么投藥量大時(shí)，混凝效果不一定好?3.希望今后通過課外閱讀和參觀了解工業(yè)實(shí)際混凝沉淀裝置的運(yùn)行情況。Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment實(shí)驗(yàn)三氯化鐵和聚鐵混凝效果的對(duì)比

混凝劑：氯化鐵（1%）、聚合硫酸鐵（1%）pH:7-8，混凝劑投加量：3、6、9、12、15、18實(shí)驗(yàn)過程：同實(shí)驗(yàn)二Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment實(shí)驗(yàn)四水中有機(jī)物對(duì)除濁的影響混凝劑：硫酸鋁原水：

1.高嶺土

2.高嶺土+腐植酸（要求原水濁度相同)pH:6.5-7.5投藥量：3、6、9、12、15、18實(shí)驗(yàn)過程同實(shí)驗(yàn)二Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment實(shí)驗(yàn)五聚合氯化鋁絮凝劑的制備一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆諏?shí)驗(yàn)室制備聚合氯化鋁的方法Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment二、實(shí)驗(yàn)原理在現(xiàn)代用水和廢水處理混凝技術(shù)中,鋁鹽是應(yīng)用最廣泛的無機(jī)鹽類混凝劑。聚合鋁作為一類性能優(yōu)于普通鋁鹽的混凝劑,自20世紀(jì)60年代開始應(yīng)用于水處理中,并在20世紀(jì)70年代中后期得到水處理界的普遍肯定,至20世紀(jì)80年代達(dá)到研究和應(yīng)用的鼎盛時(shí)期。Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment聚合氯化鋁簡(jiǎn)稱PAC,其化學(xué)通式為[Al2(OH)n

Cl6-n

]m(1≤n≤5,m≤10),是一種新型高效無機(jī)高分子絮凝劑。PAC具有混凝能力強(qiáng),用量少,凈化性能高,適應(yīng)力強(qiáng)等特點(diǎn),凈化效果是傳統(tǒng)凈水劑硫酸鋁的3～5倍。PAC是介于AlCl3和Al(OH)3

之間的中間水解產(chǎn)物,常溫下有固體(白色)和液體(無色)兩種形態(tài)。固體產(chǎn)品具有吸附活性高、澄清泥少、時(shí)間短、適應(yīng)pH值范圍寬、不需助凝劑和不受水溫影響等優(yōu)點(diǎn)。PAC現(xiàn)已被廣泛用于凈水處理和工業(yè)廢水的處理。還可用于制革的鞣軟劑、造紙的施膠劑、印染的漂染劑、精密鑄造的硬化劑、耐火材料的粘結(jié)劑等Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment國內(nèi)外制備PAC的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝中,按所用原料的不同,大致可分為金屬鋁(包括鋁灰、鋁渣)法、活性氫氧化鋁法、三氧化鋁(包括鋁礬土、煤矸石等)法等。傳統(tǒng)PAC合成工藝及所得聚鋁產(chǎn)品分別有其優(yōu)缺點(diǎn)。如采用鋁礬礦和鋁灰法雖一步合成且成本低,但由于原料雜質(zhì)含量高,導(dǎo)致聚鋁產(chǎn)品含雜質(zhì)較多,降低了產(chǎn)品的品位,限制了使用范圍;氫氧化鋁酸解法一般采用兩種酸(硫酸和鹽酸),對(duì)設(shè)備腐蝕大,產(chǎn)品中SO42-含量高;加壓法和電解法能耗大,對(duì)設(shè)備要求高,操作條件苛刻。Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment硫酸鋁法是目前開發(fā)出的一種生產(chǎn)PAC的新工藝,所用原料為硫酸鋁、氯化鈣和氧化鈣。生產(chǎn)過程可分三步進(jìn)行:首先為硫酸鋁與氯化鈣的沉淀反應(yīng);其次再加入氧化鈣來調(diào)節(jié)溶液的pH值,進(jìn)而起到控制鹽基度的目的;最后將溶液過濾,濾液進(jìn)行熟化,即可得到液體PAC.隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的提高,PAC的用途和用量正日益擴(kuò)大。因此,對(duì)其合成工藝進(jìn)行研究是十分必要的。Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatmentAl2(SO4)3+3CaCl2=3CaSO4+2AlCl3熟化反應(yīng)Al(OH)2Cl -Al2(OH)4Cl2-[Al2(OH)5Cl]2-[Al2(OH)4Cl2]3?-[Al2(OH)n

Cl6-n

]m.

Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment三、實(shí)驗(yàn)原料十八水合硫酸鋁[Al2(SO4)3·18H2O,分析純];無水氯化鈣(分析純),氧化鈣(化學(xué)純)。Sino-DutchDemonstrationResearcherandTrainingCentreforWaterTreatment四、實(shí)驗(yàn)步驟（一）原料預(yù)處理（1）加熱下將