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1、综合实验报告铁系混凝剂对染料废水脱色效果的研究系别专业班级姓名分数年月日一、实验目的（1）熟悉混凝操作，观察混凝现象，深入理解混凝机理（2）确定铁系混凝剂的最佳投药量、 pH、以及搅拌强度（3）对比 Fe3+及 Fe2+混凝剂对染料废水脱色效果的影响的二、实验原理废水中体现颜色的是胶体颗粒。胶体间的静电斥力，胶粒的布朗运动及胶粒表面的水化作用，使得胶粒具有分散稳定性，三者中以静电斥力影响最大。因此，胶体颗粒靠自然沉淀是不能除去的。向水中投加的混凝剂能提供大量的正离子，压缩胶团的扩散层使电位降低，静电斥力减少。此时，布朗运动由稳定因素转变为不稳定因素，也有利于胶粒的吸附凝聚。水化胶中的水分子与胶
2、粒有固定联系，具有弹性和较高的黏度，把这些分子排挤出去需要克服特殊的阻力，阻碍胶粒直接接触。有些水化膜的存在决定于双电层状态，投加混凝剂降低电动电位，有可能使水化作用减弱，混凝剂水解后形成的高分子物质或直接加入水中的高分子物质一般具有链状结构，在胶粒与胶粒间起吸附架桥作用。混凝是凝聚和絮凝的总称。向水中投加混凝剂，可以使胶体颗粒脱稳，脱稳后的胶粒后相互聚结形成微絮粒的过程，称为凝聚；微絮粒相互粘附聚集或通过高分子物质吸附架桥作用而使微粒相互黏结，而形成絮凝体的过程，称为絮凝。根据混凝过程的特点，混凝操作分为两个阶段，即混合阶段和絮凝阶段，两个阶段的操作要求明显不同。混合阶段的操作要快速（ 30
3、s）和剧烈搅拌，而絮凝反应阶段的操作要反应时间较长（ 25min），搅拌强度较小。三、实验仪器和药品（1）无级调速六联混凝搅拌机；（2）pH酸度计；（3）1ml，5ml， 10ml,移液管各 1 支；（4）250ml 容量瓶， 100ml 烧杯；(5) 1 的 NaOH溶液和 l HCI 溶液 500mL各 l 瓶作为调节 pH 时的药品；（6）混凝剂为FeCl3·6H2O、FeSO4·7H2O，使用时 FeCl3·6H2O配制成 4g/250ml,FeSO4· 7H2O配制成 4.1g/250ml ；（7）电子天平；（8）玻璃棒，洗耳球等；（9）分光光
4、度计；（10）大红染料废水的浓度为0.25g/L 。四、实验容1.最佳投药量的确定用 pH 计测得原水的 pH 值为 7.51，吸光度为 0.263（在波长为 400nm 下测定）。用 1000mL量简量取 6 份水样至 6 个 1000mL 烧杯中，将装有水样的烧杯放在搅拌器下，保持各烧杯中的搅拌器位置相同，然后设定搅拌程序：首先是快速搅拌，时间为 30s，搅拌器转速为250r/min；然后是缓慢搅拌，时间为 25min，搅拌器转速为 50r/min。用移液管依次量取六份不同剂量的混凝剂溶液，分别为 1、2、3、4、5、6ml 并添加到投药器中。启动搅拌程序，同时投加混凝剂，混凝操作开始。搅
5、拌过程中，注意观察并记录矾花形成的过程、矾花大小、密实程度。混凝操作完成后，轻轻提升搅拌器，静置沉淀15min，并观察矾花沉淀情况。沉降完成后，从取样口分别取出各烧杯中的上清液，并测其相应的吸光度。观察结果为在投药量为34 时效果最佳。为了确定更准确的投药量，在34 时分别取3.0、3.2、3,4、3.6、3.8、4.0，然后重复上述相同的步骤，测定沉降后的吸光度。实验数据如下：表 1FeCl3 最佳投药量的确定（1）FeCl3（ ml ）123456原水吸光度0.261 0.26 0.256 0.254 0.258 0.264 0.263图 1 投加不同体积的FeCl3后原水吸光度（1）表
6、2FeCl 3最佳投药量的确定（2）FeCl3（ ml ） 33.23.4 3.6 3.8 4原水吸光度0.2660.2630.2690.270.2680.2690.272图 2 投加不同体积的FeCl3后原水吸光度（2）2. 最佳 pH 的确定在实验过程中观察到当投药量为3.6ml 时絮体颗粒最大，沉降最快，所以在投加药量为 3.6ml 的情况下确定最佳混凝效果的 pH 值。重复上述的实验步骤，在波长为 495nm时测得的结果如下表所示：表 3 FeCl 3 最佳 pH 的确定FeCl （ ml ）5678 910原水3吸光度1.21.191.21.2051.2111.1991.216图3不
7、同pH 下原水混凝后吸光度3. 最佳转速的确定在最佳投药量确定的情况下，在对最佳 pH 测定的过程中，观察到在体的速度最快，形成絮体的颗粒最大，沉降速度也是最快的，所以我们是在pH在 7 时形成絮pH 为 7 的情况下确定最佳转速，为了更好的说明实验结果，我们在每个转速条件下采用三个量筒进行结果的确定， 在设定搅拌程序中： 首先是快速搅拌， 时间为 30s，搅拌器转速为 250r/min ；然后是缓慢搅拌， 时间为 25min，搅拌器转速分别为 40、50、60、70r/min ，在波长为 495nm 下测吸光度，实验数据为：表 4FeCl3 最佳转速的确定转速（ r/min ） 123原水（
8、吸光度）401.1851.1891.1851.216501.1561.1551.1621.216601.1761.1811.1801.216701.1541.1571.1671.216图 4 不同转速下原水混凝后吸光度4.为了对比试验效果， 同时进行了 FeSO4·7H2O 的混凝试验，实验过程中在混合阶段的转速为 250r/min，反应阶段的转速为 50r/min ，操作步骤和 FeCL3·6H2O 混凝过程相似，在波长 495nm 处，通过最佳投药量的确定，得到了如下的数据：表 5Fe+2最佳投药量的确定FeSO4（ ml ） 1234567891011原水吸光度1.1
9、801.2111.2211.2171.2171.2161.2291.221 1.2041.2171.2091.171图 5 不同 Fe+2 投药量下混凝后吸光度在进行试验的过程中， 观察到当投加量为9ml 时，混凝效果明显， 因此在确定最佳pH时采用的投加量为9ml，在波长为 495nm 处，其结果如下：表 6 Fe+2 最佳 pH 的确定FeSO4（ml） 56789101111.4原水吸光度1.156 1.158 1.224 1.22 1.201 1.176 1.13 0.9 1.171图 6 不同 pH 下混凝后吸光度在实验过程中， 发现当 pH 值为 10 时，形成的絮体最大， 沉降效
10、果比其他 pH 值明显，所以在在确定搅拌强度时， 取用的 pH 值为 10，在波长为 495nm 处，最后试验的结果如下：表 7FeSO 4 最佳转速的确定转速（ r/min ） 123原水（吸光度）401.1301.1381.1441.196601.1481.1531.1431.196图 7 不同转速下原水混凝后吸光度五、实验结果和讨论1.在确定 FeCL3·6H2O 混凝剂最佳投药量时，由测得的吸光度可以计算出去除率，可以做出曲线 1。去除率/%曲线 1投药量 /ml图 8 FeCL 3·6H2O混凝剂不同投药量时去除率由曲线 1 可以得出， FeCL3·6H
11、2O 对大红染料废水的脱色效果不是很高，但仍可以看出在实验条件下有一个最佳投药量。2.在对最佳 pH 进行实验时，同样可得出下面的曲线2,。去除率/%曲线 2pH图 9 FeCL 3· 6H2O混凝剂在不同pH时去除率由曲线 2 可以看出，最佳混凝效果的pH 在 7 左右，这与在实验中观察到的现象符合。3.在对 FeSO4·7H2O 进行混凝实验时， 同样可以得到下面两条曲线，曲线 3 与曲线 4去除率/%曲线 3投药量图 9 FeSO 4·7H2O混凝剂不同投药量时去除率由曲线三可以看出， 最佳投药量在 9ml 附近，这与在试验中观察到的现象是一致的。去除率/%
12、曲线 4pH图 10 FeSO 4· 7H2O混凝剂混凝剂在不同pH 时去除率在曲线 4 中可以看出脱色率随着 pH 的增加而增大，而在强碱性环境下，二价铁是属沉淀的，这说明在这种环境下混凝效果起主要作用的是网捕卷扫作用。六、结论与体会在对两种混凝剂进行混凝的过程中，都能观察到明显的絮体产生的过程以及沉降的过程，但两种混凝剂对大红染料废水的脱色效果都不太理想。其原因可能为温度的影响，因为在实验的过程中是室温， 没有控制温度，而温度也是对混凝剂混凝效果的一个影响因素。无机盐混凝剂水解是吸热反应，在温度低时水解困难。而且低温水的粘度大，使水中颗粒布朗运动强度减弱，碰撞机会减少，不利于胶粒
13、脱稳凝聚。同时,水的粘度大时，水流剪力增大 ,影响絮凝体的成长。且水温低时，胶体颗粒水化作用增强 ,妨碍胶体凝聚，而且水化膜的水由于粘度和重度增大，影响了颗粒之间粘附强度。另外，通过本次实验我认识到团队合作的重要性，一个团队是一个集体，只有将集体的力量发挥出来才能取得好的成果，例如，我们本次实验虽然分工是每个人做一组，但在实际实验中我们都是一起合作，负责做这组的同学总体领导，其他同学则积极配合，有的人负责量取染料，同时有些同学就测上一组实验的吸光度，另一些同学就准备下组实验所需，如调 pH 等，正是因为这样的密切合作，也使得我组的实验快速高效的在规定时间完成了原定的实验计划。而在本次实验中我自
14、己也收获到了很多，因为这次实验有两组是做混凝的，另一组做的是正交实验，而我们做的是单因素的，这让我体会到前期的实验设计是十分重要的，正交实验是多组不同变量的综合变化，而单因素实验则对控制的变量有较高的要求，如果变量选取的不好，则会影响到整个实验的结果。整个实验下来，也让我了解了一个做一个实验的总体步骤，先做什么后做什么，在心里上有了一个整体的认识，而几天的实验，也让我体会到一名高校教师及科研人员的辛勤及贡献，也希望自己可以学好专业知识，向他们学习，向他们致敬。参考文献1 田玉萍 , 周超 铁系混凝剂对大红染料废水处理效果研究.，: 西华师大学化学化工学院化学应用与污染控制技术重点实验室,环境科学与技术2011 年 9 月 第 9 期2 田玉萍 , 易 . 铁系混凝剂对果绿染料废水的去除效果研究 .，: 西华师大学化学化工学院化学应用与污染控制技术重点实验室 , 化工与环保 第 2 期