混凝沉淀实验1

实验名称：混凝沉淀实验

一、实验目的

1、通过实验观察混凝现象、加深对混凝沉淀理论的理解； 2、掌握确定最佳投药量的方法，选择和确定最佳混凝工艺条件； 3、了解影响混凝条件的相关因数。 二、实验原理

1.混凝作用原理 包括三部分：1）压缩双电层作用；2）吸附架桥作用；3）网捕作用。这三种混凝机理在水处理过程中不是各自孤立的现象，而往往是同时存在的，只不过随不同的药剂种类、投加量和水质条件而发挥作用程度不同，以某一种作用机理为主。对高分子混凝剂来说，主要以吸附架桥机理为主。而无机的金属盐混凝剂则三种作用同时存在。

胶体表面的电荷值常用电动电位ξ表示，又称为Zeta电位。一般天然水中的胶体颗粒的Zeta电位约在-30mV以上，投加混凝剂之后，只要该电位降到-15mV左右即可得到较好的混凝效果。相反，当电位降到零，往往不是最佳混凝状态。因为水中的胶体颗粒主要是带负电的粘土颗粒。胶体间存在着静电斥力，胶粒的布朗运动，胶粒表面的水化作用，使胶粒具有分散稳定性，三者中以静电斥力影响最大，若向水中投加混凝剂能提供大量的正离子，能加速胶体的凝结和沉降。

2.混凝剂 向水中投加的能使水中胶体颗粒脱稳的高价电解质，称之为“混凝剂”。混凝剂可分为无机盐混凝剂和高分子混凝剂。水处理中常用的混凝剂有：三氯化铁、硫酸铝、聚合氯化铝（简称PAC）、聚丙烯酰胺等。本实验使用PAC，它是介于AlCl3和Al(OH)3之间的一种水溶性无机高分子聚合物，化学通式为[Al2(OH)nCl(6-n)]m其中m代表聚合程度，n表示PAC产品的中性程度。

3.投药量 单位体积水中投加的混凝剂量称为“投药量”，单位为mg/L。混凝剂的投加量除与混凝剂品种有关外，还与原水的水质有关。当投加的混凝剂量过小时，高价电解质对胶体颗粒的电荷斥力改变不大，胶体难以脱稳，混凝效果不明显；当投加的混凝剂量过大时，则高价反离子过多，胶体颗粒会吸附过多的反离子而使胶体改变电性，从而使胶体粒子重新稳定。因此混凝剂的投加量有一个最佳值，其大小需要通过试验确定。 4.影响混凝作用的因素 投药量、水中胶体颗粒的浓度、水温、水的pH值等。

5.浊度仪 浊度是表现水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度。水中含有泥土、粉尘、微细有机物、浮游动物和其他微生物等悬浮物和胶体物都可使水中呈现浊度。浊度仪采用90°散射光原理。由光源发出的平行光束通过溶液时，一部分被吸收和散射，另一部分透过溶液。与入射光成90°方向的散射光强度符合雷莱公式，在入射光恒定条件下，在一定浊度范围内，散射光强度与溶液的混浊度成正比。因此，我们可以通过测量水样中微粒的散射光强度来测量水样的浊度。 三、实验仪器和试剂 1.仪器

（1）浊度仪一台（SGZ-2数显浊度仪，上海悦丰仪器仪表有限公司）

（2）混凝试验搅拌仪（MY3000-6普通型混凝试验搅拌仪，潜江梅宁仪器有限公司） （3）电子天平（赛多利斯科学仪器，北京有限公司） （4）沉淀桶（600mL烧杯）6个； （5）100mL取样瓶6个；

（6）乳胶管或塑料软管（直径5~8mm）15~20cm； （7）100mL烧杯1个； （8）100mL量筒1个； （9）500mL量筒1个； （10）10mL量筒 1个； 2.实验试剂

混凝剂：聚合氯化铝PAC；原水（制备工作已由实验员完成）；自来水 四、实验步骤

1）制备原水：事先用高岭土配制浊度为50NTU左右的浑水，静沉1天以上，取上清液备用。（已由实验员完成）

2）用电子天平称取混凝剂（PAC）3g溶于1L自来水中，浓度为3g/L。 3）取600mL原水倒入与搅拌仪配套的沉淀桶中。共六个沉淀桶。

4）根据原水体积，按照投加量80、120、160、200、300、400mg/L计算加药量，并换算成混凝剂溶液的体积量。换算后，混凝剂溶液的体积分别为：16、24、32、40、60、 80mL。

5）设置搅拌仪程序：

（1）转速400转/分，搅拌1.5 min；（2）转速150转/分，继续搅拌5 min； （3）转速60转/分，继续搅拌5 min；（4）转速0转/分钟，沉淀15min 6）用量筒量取步骤（3）计算的混凝剂量，快速加入沉淀桶中。贴好标签，将六个沉淀桶放置在搅拌仪上。

7）开启搅拌仪，按照设定程序运行。（注意观察各个沉淀桶的絮凝沉淀情况） 8）程序结束后，打开沉淀桶的小阀门，取每个沉淀桶中上清液50~100mL于清洗好的试管中。

9）用浊度仪测定上清液浊度并进行记录（速度要快；使用前要调零；待浊度仪示数较稳定时读数）

五、实验结果记录及处理

表.不同加药量溶液的浊度

以投药量为横坐标，上清液浊度为纵坐标绘制不同混凝剂混凝沉淀图，从图中求出最低浊度时混凝的投加量。

图.不同混凝剂混凝沉淀图

从以上作图结果可以看出，以四次方的多项式拟合效果较好（R2=1），当溶液的浊度达到最低点时对应的投药量约为255mg/L，即该原水的最佳投药量为255mg/L。 六、结果与讨论

1.实验时，在搅拌过程中发现不同沉淀桶中呈现的颜色深浅不一，形成的絮状颗粒大小也不同。这说明，不同加药量会对混凝效果产生不同影响。

2.实验中，600mL原水未用量筒进行量取，而是直接根据沉淀桶上的刻度进行添加。沉淀桶上的刻度相对不精确，对实验结果会产生一定的影响。

3.测定上清液的浊度时，发现若是测定速度较慢，不同溶液的沉淀时间就不平行。较晚测定的溶液沉淀时间较长，这对实验结果的准确度也会造成影响。

4.测定浊度时发现浊度仪的示数不稳定，波动较大。造成该结果的原因可能是由于静置沉淀的时间不够长，溶液中的颗粒还处于较为剧烈的运动状态，这样测得光源被散射的散射光强度就会有较大变化，导致浊度仪示数不稳定。

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