氯化對(duì)黃河水性能的影響

氯化對(duì)黃河水性能的影響

1新型水處理技術(shù)電、磁處理技術(shù)可以有效破壞現(xiàn)有的水污染穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，加速污染物的下落。其沉降過(guò)程中能耗低、易于操作、無(wú)二次污染、成本低,從而成為一項(xiàng)新型的水處理技術(shù)。常規(guī)水處理技術(shù)中絮凝劑聚合硫酸鐵因其水解產(chǎn)物形式多樣,粒徑較大,絮凝性能優(yōu)良,得到廣泛運(yùn)用。本次實(shí)驗(yàn)將電磁技術(shù)與常規(guī)混凝技術(shù)進(jìn)行了高效結(jié)合,研制了三相交流變頻電磁處理裝置,通過(guò)改變其運(yùn)行參數(shù),以黃河水出水渾濁度和CODCr值為指標(biāo),研究了電壓、電流、頻率以及磁化時(shí)間對(duì)聚合硫酸鐵混凝機(jī)理及水解效果的影響。2實(shí)驗(yàn)2.1消解儀、ug7-1磁力加熱除塵器儀器:MY3000-6型智能混凝試驗(yàn)攪拌儀,WGZ-200型濁度計(jì),COD-571化學(xué)需氧測(cè)定儀,COD-571-1型消解儀,CJJ78-1磁力加熱攪拌器。試劑:分析純聚合硫酸鐵(PFS)(AR),濃硫酸(AR),重鉻酸鉀(AR),分析純硫酸汞(AR),硫酸銀(AR),鄰苯二甲酸氫鉀(AR)。實(shí)驗(yàn)用水為黃河水,水樣pH值為7.8,溫度為21℃,初始濁度為500NTU,CODr值為70mg/L。2.2交變電磁發(fā)生裝置實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示,利用變頻器作為可調(diào)電源,連接三個(gè)一樣的橫截面積為0.009m2、高度為15cm電磁線(xiàn)圈,組成可調(diào)節(jié)的交變電磁發(fā)生裝置。2.3混凝劑的制備配制2%的PFS溶解液,取其中一部分溶液,放入磁化裝置中,進(jìn)行磁化實(shí)驗(yàn)?；炷龑?shí)驗(yàn)初期,分別向6個(gè)盛有1000mL黃河水的量杯中加入不同量的PFS溶解液進(jìn)行混凝實(shí)驗(yàn)。設(shè)置轉(zhuǎn)速300r/min,100r/min,30r/min,攪拌完畢后靜置沉淀20min,取液面下3cm處的水樣進(jìn)行出水渾濁度和CODCr值的測(cè)定。通過(guò)正交試驗(yàn)L9(34)得出影響因子的主次關(guān)系:加藥量>頻率>電壓>電流>磁化時(shí)間;:較優(yōu)工藝參數(shù)為電壓100V、電流0.7A、頻率150Hz、磁化時(shí)間60s。3結(jié)果與分析3.1投加量對(duì)處理效果的影響分別取磁化前后的聚合硫酸鐵溶解液2mL、3mL、4mL、5mL、6mL、7mL置于裝有1000mL黃河水的量杯中進(jìn)行混凝實(shí)驗(yàn)。二者的出水渾濁度和CODCr值隨投藥量的變化如圖2所示。由圖2可知,在其他條件為一定值、同等投藥量時(shí),常規(guī)組的出水渾濁度和出水CODCr值隨著投加量增加持續(xù)遞減至7mL,分別為3.18NTU、35mg/L;磁化組先減小,在投加4mL時(shí)達(dá)到最低,分別為0.75NTU、24mg/L,總體值比常規(guī)組的分別降低了76%、32%,之后反而上升,這是由于磁化聚合硫酸鐵的有效利用率提高,在水中的水解產(chǎn)物增多至過(guò)量,水中帶負(fù)電的雜質(zhì)顆粒表面吸附了過(guò)多的正離子,從而電性逆變,重新穩(wěn)定。磁化組的混凝效果明顯優(yōu)于常規(guī)組,其原因是電磁場(chǎng)場(chǎng)能轉(zhuǎn)變成了溶解液中粒子的內(nèi)能,致使粒子的排斥勢(shì)能和動(dòng)能增加,排斥勢(shì)能的增加引起了粒子穩(wěn)定分散于水體中且Zeta電位升高、壓縮雙電層電性中和作用提高,動(dòng)能的增加引起粒子定向運(yùn)動(dòng)加劇、消弱重力特性且不易聚沉、進(jìn)而水解效應(yīng)增強(qiáng)。因此,磁化處理不僅提高了PFS的壓縮雙電層作用,也加劇了水解性能,在提高混凝效果的同時(shí),也降低了投藥量。3.2影響混凝劑用量的因素設(shè)定頻率為250Hz、電流0.8A、磁化時(shí)間為60s,將PFS溶解液放入磁化裝置中進(jìn)行磁化。磁化完畢后,取4mL投入混凝試驗(yàn),其出水渾濁度和CODCr值隨電壓的變化如圖3所示。由圖3知,在其他因素為一定值、隨著電壓的增加,出水渾濁度和CODCr值均先減小后增大,在100V時(shí)達(dá)到最小值,分別為0.51NTU、38mg/L。這是因?yàn)殡妷涸龃笠鸾蛔冸姶艌?chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng),PFS溶解液中水解產(chǎn)物粒子的內(nèi)能增加,Zeta電位升高,壓縮雙電層電性中和作用增強(qiáng),混凝效果明顯提高;在100V之后,電壓的繼續(xù)增大會(huì)引起阻抗變大,交變電磁場(chǎng)強(qiáng)度減弱,PFS溶解液中新生成水解產(chǎn)物的獲得的場(chǎng)能也減小,內(nèi)能增加幅度減小,Zeta電位也略有降低,壓縮雙電層電性中和作用減弱,出水渾濁度和CODCr值增大。3.3cb-bs-mspfs溶解液中感應(yīng)電流的影響電流的變化對(duì)粒子外層電子的分布有明顯的影響,設(shè)定電壓100V、頻率250Hz、磁化時(shí)間60s時(shí),對(duì)PFS溶解液進(jìn)行磁化。完畢后,取4mL投入混凝試驗(yàn),其出水渾濁度和CODCr值隨電流的變化如圖4。由圖4可知,在0~0.7A范圍內(nèi),感應(yīng)電流的影響占主導(dǎo),PFS溶解液中水解產(chǎn)物粒子外層的電子發(fā)生能級(jí)躍遷,離子的穩(wěn)定性提高,彼此間不易發(fā)生聚集而沉淀,致使電離強(qiáng)度增大,水解產(chǎn)物增多,絮凝作用增強(qiáng),出水渾濁度和CODCr值降低,在0.7A時(shí)達(dá)到最低,分別為0.37NTU、34mg/L;在0.7~1.3A范圍內(nèi),感抗的影響作用提高,導(dǎo)致電磁場(chǎng)作用減弱,產(chǎn)生的場(chǎng)能達(dá)不到水解產(chǎn)物粒子外層電子發(fā)生最大能級(jí)躍遷所需的能量,因此,粒子的穩(wěn)定性下降,水解性能減弱,水解產(chǎn)物減少,出水渾濁度和CODCr值增大。3.4同粒劑頻率對(duì)納米顆粒和污染物顆粒分散的影響頻率對(duì)粒子的諧振有明顯的影響。設(shè)定電壓為100V、電流為0.8A、磁化時(shí)間為60s時(shí),對(duì)PFS溶解液進(jìn)行磁化。完畢后,取4mL投入混凝試驗(yàn),其出水渾濁度和CODCr值隨頻率的變化如圖5所示。由圖5可知,在50~250Hz時(shí),隨著頻率的增加,粒子的諧振動(dòng)增強(qiáng),同種粒子的排斥性增大且定向運(yùn)動(dòng)加劇,與雜質(zhì)顆粒的單位接觸面積增大、具有較強(qiáng)的粘結(jié)能力,吸附架橋能力增強(qiáng),吸附更多的雜質(zhì)顆粒,出水渾濁度和CODCr值降低,在150Hz時(shí)達(dá)到最佳,分別為0.27NTU、21mg/L;在250~400Hz時(shí),粒子的諧振動(dòng)劇烈,重力特性減弱,粒子較穩(wěn)定地分散于水體中,產(chǎn)生更多的水解產(chǎn)物離子,致使電荷密度增大的同時(shí)又增強(qiáng)了Zeta電位,壓縮雙電層和電性中和作用增強(qiáng),出水渾濁度和CODCr值在300Hz時(shí)達(dá)到最低,分別為0.31NTU、30mg/L。3.5預(yù)處理時(shí)間對(duì)水解產(chǎn)物的影響設(shè)定電壓為100V、電流為0.8A、頻率為250Hz,將PFS溶解液進(jìn)行磁化。完畢后,投入混凝試驗(yàn),其出水渾濁度和CODCr值隨磁化時(shí)間的變化如圖6所示。由圖6可知,在0~60s時(shí),隨著磁化時(shí)間的延長(zhǎng),溶液中粒子的布朗運(yùn)動(dòng)被破壞,粒子定向運(yùn)動(dòng)劇烈,消弱了重力特性而不易聚沉,穩(wěn)定性增加從而水解性能提高,水解產(chǎn)物增多,出水渾濁度和CODCr值呈降低趨勢(shì),在60s時(shí)達(dá)到最低,分別為0.45NTU、33mg/L;在60~180s內(nèi),粒子彼此間碰撞加劇,消耗的能量越來(lái)越高,導(dǎo)致粒子的重力特性明顯并發(fā)生聚沉,水解產(chǎn)物減少,出水渾濁度和CODCr值呈升高趨勢(shì)。4反滲透雙電層電性(1)PFS溶解液經(jīng)電壓100V、電流強(qiáng)度0.7A、頻率150Hz和300Hz、磁化時(shí)間60s處理時(shí),其出水渾濁度和CODCr值比常規(guī)條件