混凝剂——聚合硫酸铁对污水的处理

 a、前言  【实验目的】    b了解混凝法处理污水的原理。  c掌握实验室模拟废水处理的操作技术与仪器设备的使用。 d学会通过色度、浊度、COD的测定，评价水质。 

  【背景知识】  随着人们生活水平的不断提高，各种污水也相应增加，不论生活污水还是工业废水都必须经过处理才能使用或者排放。水处理的方法很多，按处理的原理不同，将处理方法分为物理法、化学法、物理化学法和生物化学法四类。但是应用较广泛，既经济又方便的处理方法还是混凝沉淀法。 混凝法就是往水中投入一些药剂（常称混凝剂），使水中难以沉淀的胶体颗粒能相互聚合，长大至能自然沉淀的程度。混凝剂净化废水的原理是其在水中形成网状高分子絮状物，通过吸附、架桥、中和及包埋等作用与水中的污染物物质形成固体物质，从而通过沉淀、过滤去除。絮凝法在工业废水处理中是一个重要的处理方法，它可以降低废水的浊度、色度，去除多种高分子物质、**物、某些重金属毒物（汞、镉、铅）和放射性物质等，还可以去除磷、硫等，此外它能够改善污泥的脱水性能。混凝法在废水处理中使用得非常广泛，既可以作为独立的处理方法，也可以和其他处理方法配合，作为预处理、中间处理或较终处理。 目前常用的混凝剂按化学组成分为无机盐类和**高分子类。无机盐类应用较广的是铁系和铝系金属盐，可分为普通铁、铝盐和碱化聚合盐。普通铁盐有三氯化铁、硫酸亚铁等，普通铝盐有硫酸铝、氯化铝。碱化聚合盐包括聚合氯化铝和聚合硫酸铁。

  二、 实验部分  【实验原理】  本实验采用混凝法，向废水中投入混凝剂聚合硫酸铁，使水中难以沉淀的胶体颗粒能相互聚合，长大至能自然沉淀的程度。聚合硫酸铁的絮凝机理主要是利用它在水解过程中产生的多核配合物对污水中的溶胶的强烈吸附，通过黏结、架桥、交联等促进微粒聚集而产生絮凝，降低废水的浊度、色度，去除多种高分子物质、**物、某些重金属毒物（汞、镉、铅）和放射性物质等，还可以去除磷、硫等。评价指标有三种，分别是化学需氧量COD，色度去除率和浊度去除率等。本实验的评价指标是浊度去除率，其计算方法为：浊度去除率=（原水的浊度-处理后废水的浊度）/原水的浊度×** 。     

 【仪器与药品】 a主要仪器  磁力搅拌器、浊度计、1000ml烧杯、玻璃棒、秒表、电子天平、移液管、洗耳球
b主要试剂  实验4自制混凝剂聚合硫酸铁、去离子水、高岭土   【实验步骤】  c样品溶液的配制  分别称取1.0g高岭土于5个烧杯中，用自来水稀释至1000mL，搅拌均与后，此时5个烧杯中的高岭土溶液的浓度均为1000mg/L。 d确定混凝剂的较佳用量 往溶液中分别加入0mL，1mL， 2mL， 3mL， 4mL的混凝剂-聚合硫酸铁溶液，快速搅拌1min，再慢速搅拌10min，然后沉淀15min。沉淀后，取烧杯中上清液，测其浊度。  

  【实验结果】  在实验四中，测得总铁含量是186.6g/L，亚铁含量为21.0g/L，因此三铁含量为165.6g/L。由于聚合硫酸铁的化学式为[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m，故聚合硫酸铁的浓度为82.8g/L。实验中五个烧杯中加入聚合硫酸铁之后稀释，稀释后的浓度以及测得的浊度，浊度去除率如下所示： （1）原水的浊度为：1462 （2）较佳混凝剂用量的确定：  由于浊度去除率=（原水的浊度-处理后废水的浊度）/原水的浊度×** ，所以当加入1mL聚铁溶液，聚铁浓度为82.8mg/L时，  浊度去除率=（1462-11）/1462×**=99.2%,以此类推，得出当加入聚铁溶液的
体积为2mL、3mL、4mL时的浊度的去除率。

由于污水中高岭土胶体是带负电荷的，而混凝剂—PFS在处理体系中形成正电荷离子，这些正电荷离子能够与污水中带负电荷高岭土的胶粒发生电中和作用而相互聚合，长大至能够自然沉淀的程度，从而达到治理污水的效果。但是当加入的聚合硫酸铁浓度太大的时候，其多余的带正电的聚合硫酸铁会分散在溶液中，从而导致污水的治理效果削弱。浊度去除率下降。 

   三、实验总结     混凝剂—聚铁溶液具有投加量少，絮体生成快，对水质的适应范围广，以及水解时消耗水中碱度少等一系列优点，因而在废水处理中具有很大的应用价值，其投加量的多少会影响到其净水能力，所以要确定其较佳的用量，本实验测得的较佳用量是165.6mg/L。