鐵系混凝劑對染料廢水吸附效果

1、綜合實驗報告鐵系混凝劑對染料廢水脫色效果的研究系 別專 業(yè)班 級姓 名分 數(shù) 年 月 日一、實驗目的（1）熟悉混凝操作，觀察混凝現(xiàn)象，深入理解混凝機理（2）確定鐵系混凝劑的最佳投藥量、pH、以及攪拌強度（3）對比Fe3+及Fe2+混凝劑對染料廢水脫色效果的影響的二、實驗原理廢水中體現(xiàn)顏色的是膠體顆粒。膠體間的靜電斥力，膠粒的布朗運動及膠粒表面的水化作用，使得膠粒具有分散穩(wěn)定性，三者中以靜電斥力影響最大。因此，膠體顆粒靠自然沉淀是不能除去的。向水中投加的混凝劑能提供大量的正離子，壓縮膠團的擴散層使電位降低，靜電斥力減少。此時，布朗運動由穩(wěn)定因素轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定因素，也有利于膠粒的吸附凝聚。水化膠中的

2、水分子與膠粒有固定聯(lián)系，具有彈性和較高的黏度，把這些分子排擠出去需要克服特殊的阻力，阻礙膠粒直接接觸。有些水化膜的存在決定于雙電層狀態(tài)，投加混凝劑降低電動電位，有可能使水化作用減弱，混凝劑水解后形成的高分子物質(zhì)或直接加入水中的高分子物質(zhì)一般具有鏈狀結(jié)構(gòu)，在膠粒與膠粒間起吸附架橋作用?；炷悄酆托跄目偡Q。向水中投加混凝劑，可以使膠體顆粒脫穩(wěn)，脫穩(wěn)后的膠粒后相互聚結(jié)形成微絮粒的過程，稱為凝聚；微絮粒相互粘附聚集或通過高分子物質(zhì)吸附架橋作用而使微粒相互黏結(jié)，而形成絮凝體的過程，稱為絮凝。根據(jù)混凝過程的特點，混凝操作分為兩個階段，即混合階段和絮凝階段，兩個階段的操作要求明顯不同?；旌想A段的操作要求

3、是快速（30s）和劇烈攪拌，而絮凝反應(yīng)階段的操作要求是反應(yīng)時間較長（25min），攪拌強度較小。三、實驗儀器和藥品（1）無級調(diào)速六聯(lián)混凝攪拌機；（2）pH酸度計；（3）1ml，5ml，10ml, 移液管各1支；（4）250ml容量瓶，100ml燒杯； (5) 1的NaOH溶液和lHCI溶液500mL各l瓶作為調(diào)節(jié)pH時的藥品；（6）混凝劑為FeCl3·6H2O、FeSO4·7H2O，使用時FeCl3·6H2O配制成4g/250ml, FeSO4·7H2O配制成4.1g/250ml；（7）電子天平；（8）玻璃棒，洗耳球等；（9）分光光度計；（10）大紅染料

4、廢水的濃度為0.25g/L。四、實驗內(nèi)容1.最佳投藥量的確定 用pH計測得原水的pH值為7.51，吸光度為0.263（在波長為400nm下測定）。用1000mL量簡量取6份水樣至6個1000mL燒杯中，將裝有水樣的燒杯放在攪拌器下，保持各燒杯中的攪拌器位置相同，然后設(shè)定攪拌程序：首先是快速攪拌，時間為30s，攪拌器轉(zhuǎn)速為250r/min；然后是緩慢攪拌，時間為25min，攪拌器轉(zhuǎn)速為50r/min。用移液管依次量取六份不同劑量的混凝劑溶液，分別為1、2、3、4、5、6ml并添加到投藥器中。啟動攪拌程序，同時投加混凝劑，混凝操作開始。攪拌過程中，注意觀察并記錄礬花形成的過程、礬花大小、密實程度。

5、混凝操作完成后，輕輕提升攪拌器，靜置沉淀15min，并觀察礬花沉淀情況。沉降完成后，從取樣口分別取出各燒杯中的上清液，并測其相應(yīng)的吸光度。觀察結(jié)果為在投藥量為34時效果最佳。為了確定更準確的投藥量，在34時分別取3.0、3.2、3,4、3.6、3.8、4.0，然后重復上述相同的步驟，測定沉降后的吸光度。實驗數(shù)據(jù)如下：表1 FeCl3最佳投藥量的確定（1）FeCl3（ml） 1 2 3 4 5 6 原水 吸光度 0.261 0.26 0.256 0.254 0.258 0.264 0.263圖1 投加不同體積的FeCl3后原水吸光度（1）表2 FeCl3最佳投藥量的確定（2）FeCl3（ml）

6、3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 原水 吸光度 0.266 0.263 0.269 0.27 0.268 0.269 0.272圖2 投加不同體積的FeCl3后原水吸光度（2）2.最佳pH的確定在實驗過程中觀察到當投藥量為3.6ml時絮體顆粒最大，沉降最快，所以在投加藥量為3.6ml的情況下確定最佳混凝效果的pH值。重復上述的實驗步驟，在波長為495nm時測得的結(jié)果如下表所示：表3 FeCl3最佳pH的確定FeCl3（ml） 5 6 7 8 9 10 原水 吸光度 1.2 1.19 1.2 1.205 1.211 1.199 1.216圖3 不同pH下原水混凝后吸光度3.最佳轉(zhuǎn)速的確定在

7、最佳投藥量確定的情況下，在對最佳pH測定的過程中，觀察到在pH在7時形成絮體的速度最快，形成絮體的顆粒最大，沉降速度也是最快的，所以我們是在pH為7的情況下確定最佳轉(zhuǎn)速，為了更好的說明實驗結(jié)果，我們在每個轉(zhuǎn)速條件下采用三個量筒進行結(jié)果的確定，在設(shè)定攪拌程序中：首先是快速攪拌，時間為30s，攪拌器轉(zhuǎn)速為250r/min；然后是緩慢攪拌，時間為25min，攪拌器轉(zhuǎn)速分別為40、50、60、70r/min，在波長為495nm下測吸光度，實驗數(shù)據(jù)為：表4 FeCl3最佳轉(zhuǎn)速的確定轉(zhuǎn)速（r/min） 1 2 3 原水（吸光度）40 1.185 1.189 1.185 1.21650 1.156 1.15

8、5 1.162 1.21660 1.176 1.181 1.180 1.21670 1.154 1.157 1.167 1.216圖4 不同轉(zhuǎn)速下原水混凝后吸光度4.為了對比試驗效果，同時進行了FeSO4·7H2O的混凝試驗，實驗過程中在混合階段的轉(zhuǎn)速為250r/min，反應(yīng)階段的轉(zhuǎn)速為50r/min，操作步驟和FeCL3·6H2O混凝過程相似，在波長495nm處，通過最佳投藥量的確定，得到了如下的數(shù)據(jù)：表5 Fe+2最佳投藥量的確定FeSO4（ml） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 原水吸光度 1.180 1.211 1.221 1.217 1.217 1

9、.216 1.229 1.221 1.204 1.217 1.209 1.171圖5 不同F(xiàn)e+2投藥量下混凝后吸光度在進行試驗的過程中，觀察到當投加量為9ml時，混凝效果明顯，因此在確定最佳pH時采用的投加量為9ml，在波長為495nm處，其結(jié)果如下：表6 Fe+2最佳pH的確定FeSO4（ml） 5 6 7 8 9 10 11 11.4 原水吸光度 1.156 1.158 1.224 1.22 1.201 1.176 1.13 0.9 1.171 圖6 不同pH下混凝后吸光度在實驗過程中，發(fā)現(xiàn)當pH值為10時，形成的絮體最大，沉降效果比其他pH值明顯，所以在在確定攪拌強度時，取用的pH值為

10、10，在波長為495nm處，最后試驗的結(jié)果如下：表7 FeSO4最佳轉(zhuǎn)速的確定轉(zhuǎn)速（r/min） 1 2 3 原水（吸光度）40 1.130 1.138 1.144 1.19660 1.148 1.153 1.143 1.196圖7 不同轉(zhuǎn)速下原水混凝后吸光度五、實驗結(jié)果和討論1.在確定FeCL3·6H2O混凝劑最佳投藥量時，由測得的吸光度可以計算出去除率，可以做出曲線1。投藥量/ml曲線1去除率/%圖8 FeCL3·6H2O混凝劑不同投藥量時去除率由曲線1可以得出，F(xiàn)eCL3·6H2O對大紅染料廢水的脫色效果不是很高，但仍可以看出在實驗條件下有一個最佳投藥量。2

11、.在對最佳pH進行實驗時，同樣可得出下面的曲線2,。pH去除率/%曲線2圖9 FeCL3·6H2O混凝劑在不同pH時去除率由曲線2可以看出，最佳混凝效果的pH在7左右，這與在實驗中觀察到的現(xiàn)象符合。3.在對FeSO4·7H2O進行混凝實驗時，同樣可以得到下面兩條曲線，曲線3與曲線4投藥量曲線3去除率/%圖9 FeSO4·7H2O混凝劑不同投藥量時去除率去除率/% 由曲線三可以看出，最佳投藥量在9ml附近，這與在試驗中觀察到的現(xiàn)象是一致的。pH曲線4圖10 FeSO4·7H2O混凝劑混凝劑在不同pH時去除率在曲線4中可以看出脫色率隨著pH的增加而增大，而在

12、強堿性環(huán)境下，二價鐵是屬沉淀的，這說明在這種環(huán)境下混凝效果起主要作用的是網(wǎng)捕卷掃作用。六、結(jié)論與體會在對兩種混凝劑進行混凝的過程中，都能觀察到明顯的絮體產(chǎn)生的過程以及沉降的過程，但兩種混凝劑對大紅染料廢水的脫色效果都不太理想。其原因可能為溫度的影響，因為在實驗的過程中是室溫，沒有控制溫度，而溫度也是對混凝劑混凝效果的一個影響因素。無機鹽混凝劑水解是吸熱反應(yīng)，在溫度低時水解困難。而且低溫水的粘度大，使水中顆粒布朗運動強度減弱，碰撞機會減少，不利于膠粒脫穩(wěn)凝聚。同時,水的粘度大時，水流剪力增大,影響絮凝體的成長。且水溫低時，膠體顆粒水化作用增強,妨礙膠體凝聚，而且水化膜內(nèi)的水由于粘度和重度增大，影

13、響了顆粒之間粘附強度。另外，通過本次實驗我認識到團隊合作的重要性，一個團隊是一個集體，只有將集體的力量發(fā)揮出來才能取得好的成果，例如，我們本次實驗雖然分工是每個人做一組，但在實際實驗中我們都是一起合作，負責做這組的同學總體領(lǐng)導，其他同學則積極配合，有的人負責量取染料，同時有些同學就測上一組實驗的吸光度，另一些同學就準備下組實驗所需，如調(diào)pH等，正是因為這樣的密切合作，也使得我組的實驗快速高效的在規(guī)定時間內(nèi)完成了原定的實驗計劃。而在本次實驗中我自己也收獲到了很多，因為這次實驗有兩組是做混凝的，另一組做的是正交實驗，而我們做的是單因素的，這讓我體會到前期的實驗設(shè)計是十分重要的，正交實驗是多組不同變量的綜合變化，而單因素實驗則對控制的變量有較高的要求，如果變量選取的不好，則會影響到整個實驗的結(jié)果。整個實驗下來，也讓我了解了一個做一個實驗的總體步驟，先做什么后做什么，在心里上有了一個整體的認識，而幾天的實驗，也讓